一种电流模可变增益放大器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型的在电流模式下的可变增益放大器电路，包括可变增益电路、功能数字控制逻辑电路以及直流失调校准电路；可变增益电路包括四级电流全差分可编程放大器；功能数字控制逻辑电路用于将控制信号译码成二进制信号后，控制可变增益电路增益分贝数；直流失调校准电路将所述可变增益电路的输出低频信号反馈到可变增益电路的输入端，构成负反馈环路。在本设计电流模放大电路中,信号输入为低阻,输出为高阻,流通的信号为电流信号,不受电压大小的影响。电流模可变增益放大器采用Class-AB的输出结构，极大的减少了电路的功耗。电流放大器不受增益带宽积的限制，故几乎可以做到在任何增益上，带宽不受限制。
【专利说明】-种电流模可变增益放大器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种增益放大器，尤其涉及一种电流模可变增益放大器。
【背景技术】
[0002] 随着工艺的提升，MOS管的承受电压越来越低，造成电源电压的降低。如现在流行 的40nm低压管电压只有I. OV左右，而开启电压Vt就有0. 4V左右。这样对于两层管子的 放大电路而言，只有0.2V的动态范围。从电压信号角度，这给电路的设计带来巨大的挑战。
[0003] 传统的电压信号可变增益放大器，都是采用运放反馈实现的。都受限于运放的增 益带宽积。低增益时候，带宽比较宽，高增益时候，带宽就变窄，不利于宽带场合的应用。
【发明内容】
[0004] 发明目的：针对上述现有技术，提出一种可以应用于电流输入输出的可变增益放 大电路，解决低电压、低功耗条件下，高增益时候带宽变窄，不利于宽带场合应用的放大问 题。
[0005] 技术方案：一种电流模可变增益放大器，包括可变增益电路、功能数字控制逻辑电 路以及直流失调校准电路；所述可变增益电路包括四级电流全差分可编程放大器，第一级 电流全差分可编程放大器的输入端作为电流模可变增益放大器的输入端，第四级电流全差 分可编程放大器的输出端作为电流模可变增益放大器的输出端；所述功能数字控制逻辑电 路用于控制所述可变增益电路的增益分贝数；所述直流失调校准电路将所述第四级电流全 差分可编程放大器输出的低频信号反馈到第一级电流全差分可编程放大器的输入端，构成 负反馈环路。
[0006] 作为本发明的改进，所述单级电流全差分可编程放大器由两个对称的单端输入差 分输出的电流跟随器反向连接构成；每个电流跟随器包括Ml至M19的MOS管、偏置电流 源I bias以及第一至第六⑶N单元；其中，Ml至M19为单个MOS管，Mil、M13、M19均为每组 包括若干个PMOS管的三组MOS管，M10、M12、M18、均为每组包括若干个NMOS管的三组MOS 管；PMOS 管 Ml、PMOS 管 M2、PMOS 管 M9、PMOS 管 Ml I、PMOS 管 Ml3、PMOS 管 Ml5、PMOS 管 Ml7 以及PMOS管M19的源极均接地，NMOS管M5、NMOS管M6、NMOS管M7、NMOS管M10、NMOS管 M12、NMOS管M14、NMOS管M16、NMOS管M18的源极以及PMOS管M8的漏极均连接外部高电 平VDD ;PM0S管Ml的栅极连接其漏极，偏置电流源Ibias连接在PMOS管Ml的漏极以及NMOS 管M5的漏极之间。偏置电压源连接在NMOS管M5的漏极和PMOS管Ml的漏极之间，NMOS管 M6的漏极连接PMOS管M3的漏极，PMOS管M3的源极连接直流电平Vai ;NM0S管M7的漏极连 接PMOS管M4的漏极，PMOS管M4的源极连接PMOS管M2的漏极；PMOS管M3和PMOS管M4 的栅极连接并连接到NMOS管M6的漏极；NMOS管M5、NMOS管M6、NMOS管M7的栅极均连接 到NMOS管M5的漏极；PMOS管M8的源极连接PMOS管M9的漏极，PMOS管M9的栅极连接外 部偏置电压源V bias ;NM0S管MlO的漏极连接第一⑶N单元的第一端，第一⑶N单元的第二 端的输入端连接第二⑶N单元的第一端，第二⑶N单元的第二端连接PMOS管Mll的漏极； NMOS管M12的漏极连接第三⑶N单元的第一端，第三⑶N单元的第二端的输入端连接第四 ⑶N单元的第一端，第四⑶N单元的第二端连接PMOS管M13的漏极；NMOS管M14的漏极连 接PMOS管M17的漏极，NMOS管M16的漏极连接PMOS管M175的漏极，NMOS管M18的漏极连 接第五⑶N单元的第一端，第五⑶N单元的第二端连接第六⑶N单元的第一端，第六⑶N单 元的第二端连接PMOS管M19的漏极；PMOS管M8、NMOS管M10、NMOS管M12、NMOS管M14的 栅极均连接NMOS管M7的漏极，MOS管M16和NMOS管M18的栅极均连接MOS管M16的漏极， PMOS管Ml和PMOS管M2的栅极均连接PMOS管Ml的漏极，PMOS管Mil、PMOS管M13、PMOS 管M15的栅极均连接PMOS管M9的漏极，PMOS管M17和PMOS管M19的栅极均连接PMOS管 M17的漏极，PMOS管M4的源极连接第一⑶N单元的第一端并作为电流跟随器的输入端，第 三CDN单元和第四CDN单元的连接点作为电流跟随器的同相输出端，第五CDN单元和第六 CDN单元的连接点作为电流跟随器的反相输出端。
[0007] 作为本发明的改进，所述直流失调校准电路与可变增益电路构成一阶低通反馈网 络；所述直流失调校准电路包括一个全差分电流接续器、两个有源电阻以及电阻R2 ;所述 全差分电流接续器的差分输入端分别串联一个有源电阻后连接所述可变增益电路的输出 端；所述电阻R2连接全差分电流接续器，构成全差分线性跨导，通过调节电阻R2的大小 来调节直流失调校准电路反馈到所述可变增益电路输入端信号的大小，所述跨导大小为
【权利要求】
1. 一种电流模可变增益放大器，其特征在于：包括可变增益电路、功能数字控制逻辑 电路以及直流失调校准电路；所述可变增益电路包括四级电流全差分可编程放大器，第一 级电流全差分可编程放大器的输入端作为电流模可变增益放大器的输入端，第四级电流全 差分可编程放大器的输出端作为电流模可变增益放大器的输出端；所述功能数字控制逻辑 电路用于控制所述可变增益电路的增益分贝数；所述直流失调校准电路将所述第四级电流 全差分可编程放大器输出的低频信号反馈到第一级电流全差分可编程放大器的输入端，构 成负反馈环路。
2. 根据权利要求1所述的一种电流模可变增益放大器，其特征在于：所述单级电流全 差分可编程放大器由两个对称的单端输入差分输出的电流跟随器反向连接构成；每个电流 跟随器包括Ml至M19的MOS管、偏置电流源I bias以及第一至第六⑶N单元；其中，Ml至M19 为单个冊5管，]?11、]\113、]\119均为每组包括若干个？]\?)5管的三组冊5管，]\110、]\112、]\118、均 为每组包括若干个NMOS管的三组MOS管；PMOS管MUPMOS管M2、PMOS管M9、PMOS管Mil、 PMOS管M13、PM0S管M15、PM0S管M17以及PMOS管M19的源极均接地，NMOS管M5、NM0S管 M6、NMOS 管 M7、NMOS 管 M10、NMOS 管 M12、NMOS 管 M14、NMOS 管 M16、NMOS 管 M18 的源极以 及PMOS管M8的漏极均连接外部高电平VDD ;PM0S管Ml的栅极连接其漏极，偏置电流源Ibias 连接在PMOS管Ml的漏极以及NMOS管M5的漏极之间；偏置电压源连接在NMOS管M5的漏 极和PMOS管Ml的漏极之间，NMOS管M6的漏极连接PMOS管M3的漏极，PMOS管M3的源极 连接直流电平V ai ;NM0S管M7的漏极连接PMOS管M4的漏极，PMOS管M4的源极连接PMOS 管M2的漏极；PMOS管M3和PMOS管M4的栅极连接并连接到NMOS管M6的漏极；NMOS管M5、 NMOS管M6、NMOS管M7的栅极均连接到NMOS管M5的漏极；PMOS管M8的源极连接PMOS管 M9的漏极，PMOS管M9的栅极连接外部偏置电压源Vbias ;NM0S管MlO的漏极连接第一⑶N单 元的第一端，第一⑶N单元的第二端的输入端连接第二⑶N单元的第一端，第二⑶N单元的 第二端连接PMOS管Mll的漏极；NMOS管M12的漏极连接第三⑶N单元的第一端，第三⑶N 单元的第二端的输入端连接第四⑶N单元的第一端，第四⑶N单元的第二端连接PMOS管 M13的漏极；NMOS管M14的漏极连接PMOS管M17的漏极，NMOS管M16的漏极连接PMOS管 M175的漏极，NMOS管M18的漏极连接第五⑶N单元的第一端，第五⑶N单元的第二端连接 第六⑶N单元的第一端，第六⑶N单元的第二端连接PMOS管M19的漏极；PMOS管M8、NMOS 管M10、NMOS管M12、NMOS管M14的栅极均连接NMOS管M7的漏极，MOS管M16和NMOS管 M18的栅极均连接MOS管M16的漏极，PMOS管Ml和PMOS管M2的栅极均连接PMOS管Ml的 漏极，PMOS管Mil、PMOS管M13、PMOS管M15的栅极均连接PMOS管M9的漏极，PMOS管M17 和PMOS管M19的栅极均连接PMOS管M17的漏极，PMOS管M4的源极连接第一 CDN单元的 第一端并作为电流跟随器的输入端，第三CDN单元和第四CDN单元的连接点作为电流跟随 器的同相输出端，第五CDN单元和第六CDN单元的连接点作为电流跟随器的反相输出端。
3. 根据权利要求1所述的一种电流模可变增益放大器，其特征在于：所述直 流失调校准电路与可变增益电路构成一阶低通反馈网络；所述直流失调校准电路 包括一个全差分电流接续器、两个有源电阻以及电阻R2;所述全差分电流接续器 的差分输入端分别串联一个有源电阻后连接所述可变增益电路的输出端；所述电 阻R2连接全差分电流接续器，构成全差分线性跨导，通过调节电阻R2的大小来调 节直流失调校准电路反馈到所述可变增益电路输入端信号的大小，所述跨导大小为 T ;所述反馈网络的传递函数为： 112
其中，％为可变增益放大器极点频率；爲为执S)在O频率的值。
4. 根据权利要求3所述的一种电流模可变增益放大器，其特征在于：所述全差分电流 接续器包括Ml至M26的二十六个MOS管以及电阻R3和电阻R4 ;NMOS管M13、NM0S管Mil、 NMOS 管 M9、NMOS 管 M7、NMOS 管 M8、NMOS 管 M10、NMOS 管 M12、NMOS 管 M14、NMOS 管 M25、 NMOS管M26的源极均连接外部高电平VDD，PMOS管M15、PMOS管M16、PMOS管M17、PMOS管 M18、PM0S 管 M19、PM0S 管 M20、PM0S 管 M21、PM0S 管 M22 的源极均接地，PMOS 管 M15-M22 的 栅极均连接外部偏置电压源Vbias ;NM0S管M13的漏极连接PMOS管M15的漏极，其连接点作 为全差分电流接续器的电流信号反相输出端Zn ;NM0S管Mll的漏极连接PMOS管M16的漏 极，NMOS管M9的漏极连接PMOS管M3的漏极，PMOS管M3的栅极连接PMOS管M16的漏极 并作为全差分电流接续器的电流信号的反相输入端X N，NMOS管M7的漏极同时连接PMOS管 M4和Ml的漏极，PMOS管M4的栅极连接直流电平VeM，PMOS管M3和PMOS管M4的源极均连 接PMOS管M17的漏极，NMOS管M13和NMOS管Mll的栅极均连接PMOS管M4的漏极；NMOS 管M8的漏极同时连接PMOS管M2和M5的漏极，PMOS管Ml的栅极作为全差分电流接续器 的电压信号反相输入端YIN，PMOS管M2的栅极作为全差分电流接续器的电压信号同相输入 端Y PN，PMOS管Ml和M2的源极均连接PMOS管M18的漏极，PMOS管M5的栅极连接直流电平 Vcm ;NM0S管MlO的漏极连接PMOS管M6的漏极，PMOS管M5和M6的源极均连接PMOS管M19 的漏极，NMOS管M7和NMOS管M8的栅极相连接，NMOS管M9的漏极和栅极以及NMOS管MlO 的漏极和栅极均相连接，NMOS管M12的漏极连接PMOS管M21的漏极，PMOS管M6的漏极连 接NMOS管M12的漏极并作为全差分电流接续器的电流信号的正相输入端X p ;NM0S管M14的 漏极连接PMOS管M21的漏极并作为全差分电流接续器的电流信号正相输出端ZP，NMOS管 M12和M14的栅极均连接NMOS管M8的漏极；NMOS管M25的漏极连接其栅极并连接PMOS管 M23的漏极，NMOS管M26的漏极连接其栅极并连接PMOS管M24的漏极，PMOS管M23的栅极 同时连接电阻R3和电阻R4的一端，电阻R3的另一端作为全差分电流接续器的电流信号的 正相输入端X P，电阻R4的另一端作为全差分电流接续器的电流信号的反相输入端XN，PMOS 管M24和M23的源极均连接PMOS管M22的漏极，PMOS管M24的栅极连接直流电平Var
5. 根据权利要求3所述的一种电流模可变增益放大器，其特征在于：所述有源电阻包 括四个MOS管；第一 MOS管的源极分别连接第二MOS管的漏极以及第三MOS管的漏极，第一 MOS管的漏极分别连接第一 MOS管的栅极以及第二MOS管的源极，第二MOS管的栅极连接第 二MOS管的漏极，第三MOS管的漏极分别连接第三MOS管的栅极以及第四MOS管的源极，第 三MOS管的源极分别连接第四MOS管的漏极以及第四MOS管的栅极。
【文档编号】H03F1/34GK104393845SQ201410560866
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】徐建, 周正, 吴毅强, 韩婷婷, 马力, 田密, 王志功, 陈建平, 吉荣新 申请人:东南大学, 南京泰通科技有限公司