专利名称：可变增益放大器的利记博彩app
技术领域：
本发明有关于可变增益放大器(variable gain amplifier,简称VGA),特别有 关于dB线性(linear-in-dB)可变增益放大器。
背景技术：
图1为dB线性可变增益放大器的特性示意图。在图1中，纵轴(vertical axis) 表示dB线性可变增益放大器的dB级增益，水平轴(horizontal axis)表示dB线 性可变增益放大器的伏特级控制电压。dB线性可变增益放大器的增益可以表示 为'expf'「c^ 。通常犯线性可变增益放大器装置为自动增
益控制(automatic gain control,简称AGC)，以及在无线收发器(transceivers)中的 功率控制，硬盘读取信道芯片中的自动增益控制，用于高速电缆/光接收器中的 模拟适应滤波器(analog adaptive filter)/均衡器，最大可能局部响应 (partial-response most-likelihood, PRML)读取信道芯片，基于脉冲的超宽带(ultra wide band)接收器。
由于双极组件的电流至电压关系为指数关系，不难设计出利用双极方法的 dB线性可变增益放大器。然而，晶体管组件的电流为偏置电压(bias voltage)的 平方函数(square function)。所以，比较难设计出利用互补型金属氧化物半导体 (CMOS)方法的dB线性可变增益放大器。
发明内容
为了解决现有技术中难以设计出利用互补型金属氧化物半导体(CMOS)方 法的dB线性可变增益放大器的技术问题:，本发明特提出一种可变增益放大器。本发明的实施例提出本发明涉及一种可变增益放大器，该可变增益放大器 具有与控制电压成指数关系的增益，包含指数直流转换器，用以接收控制电压
以及产生指数电压，指数电压与控制电压成指数关系；以及线性电压倍增器， 耦接至指数直流转换器，具有与指数直流转换器的指数电压成指数关系的增益。 上述可变增益放大器可提供与控制电压成指数关系的增益。而且上述可变 增益放大器可以是dB线性可变增益放大器，并且可以利用互补型金属氧化物 半导体方法而轻易实现。
图1为dB线性VGA的特性示意图。
图2A为根据本发明实施例的dB线性的可变增益放大器的方块图。
图2B为根据本发明另一实施例的dB线性的可变增益放大器的方块图。
图2C为根据本发明另一实施例的dB线性的可变增益放大器的方块图。
图2D为根据本发明另一实施例的dB线性的可变增益放大器的方块图。
图3A为根据本发明实施例的平方律电路的差动控制电压产生器的示意图。
图3B为差动控制电压产生器300的特征示意图。
图3C为根据本发明实施例的平方律电路的差动电路的示意图。
图4A为本发明实施例的电流分割器的电路示意图。
图4B为图4A中的电压控制电阻420的电路示意图。
图4C为图4A中的电流至电压转换器410的电路图。
具体实施例方式
图2A为根据本发明实施例的dB线性(linear-in-dB)的可变增益放大器的方
块图。dB线性可变增益放大器100具有一增益与控制电压Vetri成指数关系，且
包含指数直流转换器(exponential DC converter)110，以及线性电压倍增器(linear voltage multiplier)120。指数直流转换器110接收控制电压V加并产生指数电压Vexp，指数电压V，与控制电压V^成指数关系。线性电压倍增器120耦接至 指数直流转换器110,并具有一与指数直流转换器110的指数电压Vexp成指数 关系的增益。线性电压倍增器120的增益等于dB线性可变增益放大器100的 增益。更具体的说，线性电压倍增器12p可以是吉尔伯特型(Gilbert-type)或是 电流导引型(current-steering type)电压倍增器。
在图2A中，指数直流转换器110包含平方律电路(square law circuit" 11以 及电流分割器(current divider" 13。平方律电路111接收控制电压Vetrl，并产生 第一电流Il以及第二电流I2以及产生指数电压Vexp。第一电流Il以及第二电 流12的电流比率11/12与控制电压Vetri成比例。除此之外，指数电压Vexp与第 一电流II以及第二电流12的电流比率11/12成比例。除此之夕卜，电压缓冲器121 ， 电平偏移器123或是单端至差动转换器125耦接于指数直流转换器110与线性 电压倍增器120之间，具体可分别参考图2B，图2C以及图2D。
具体的说，平方律电路lll包含差动控制电压产生器以及差动电路，差动 电路耦接于差动控制电压产生器。图3A为根据本发明实施例的平方律电路的 差动控制电压产生器的示意图。差动控制电压产生器300包含差动放大器310 以及电阻对R1以及R2。差动放大器310的反相输入(invertinginput)311以及正 相输入311'通过电阻Rl分别接收控制电压Vetri以及参考电压Vref。差动放大器 310的反相输入311以及正相输入311'通过电阻R2分别耦接于正相输出313以 及反向输出313'。差动控制电压产生器300分别于差动放大器310的正相输出 313以及反相输出313'产生差动控制电压Vo+Vx以及Vo-Vx。图3B为差动控 制电压产生器300的特征示意图。纵轴表示差动控制电压Vo+Vx以及Vo-Vx 的电压电平，水平轴表示控制电压V加的电压电平。在图3B中，当控制电压 V^等于参考电压V^时，差动控制电压均等于Vo。
图3C为根据本发明实施例的平方律电路的差动电路的示意图。差动电路 320耦接于供电电压(supply voltage)Vdd与接地GND之间。差动电路320的每一 半电路321/321'包含N通道金属氧化物半导体(NMOS)晶体管Ml/M2，电流镜(current mirror)330/330'以及电流源I。。在差动电路320的每一半电路321/321' 中，电流镜330/330'耦接于N通道金属氧化物半导体晶体管Ml/M2的漏极 325/325'。除此之外，电流源I。也耦接于N通道金属氧化物半导体晶体管Ml/M2 的漏极325/325'。因此，电流镜330/330'根据N通道金属氧化物半导体晶体管 电流IM1/IM2以及来自电流源I。的电流产生输出电流11/12。 N通道金属氧化物半
导体晶体管电流IM1以及IM2可分别表示为^"《(^ + ^ —。以及
1 2 『
2 ，其中 丄，其中Vth，以及表不k的参数均为晶 体管的特性，任何熟悉此项技艺者应能了解其含意，故不赘述。所以，输出电
Li "。 _ & + (l +憑)
流Il以及I2之间的比率可以表示为727^+/。"(1-a^) ，其中
/f= 2/。 fl = _L_
具体的说，电流分割器113包含电流至电压转换器410以及电压控制电阻 420，电压控制电阻420耦接至电流至电压转换器410并由其控制，如图4A所 示。图4B为图4A中的电压控制电阻420的电路示意图。在图4B中，N通道 金属氧化物半导体晶体管T2以及M4以及P通道金属氧化物半导体晶体管M6 迭接(cascoded)于供电电压Vdd与接地GND之间，且金属氧化物半导体晶体管 M6的漏极与金属氧化物半导体晶体管M4的栅极连接。除此之外，N通道金属 氧化物半导体晶体管T1以及M3以及P通道金属氧化物半导体晶体管M5迭接 于供电电压Vdd与接地GND之间，且金属氧化物半导体晶体管M5的栅极与金 属氧化物半导体晶体管M3的漏极连接。N信道金属氧化物半导体晶体管M4 以及P通道金属氧化物半导体晶体管M5为等效二极管(diode-connected)。 P通 道金属氧化物半导体晶体管M5以及M6的栅极相连以及N通道金属氧化物半 导体晶体管M3以及M4的栅极相连。P通道金属氧化物半导体晶体管M5以及 M6操作于饱和(saturation)模式且电流镜的比率为1。 N通道金属氧化物半导体晶体管M3以及M4也操作于饱和模式以保证Vcs4-Vc3s3，以致Vs4=Vs3以使 得Vds2:Vds1，其中Vos表示晶体管栅极与源极之间的电压，则Vc^4表示晶体 管M4栅极与源极之间的电压，Vs表示晶体管源极电压，Vs4表示晶体管M4 源极电压，VDs表示晶体管漏极与源极之间的电压，VDS2表示晶体管M2漏极 与源极之间的电压，其它依此类推。N通道金属氧化物半导体晶体管Tl以及 T2操作于三极区(triode region)。 N通道金属氧化物半导体晶体管Tl以及T2的
电流可以分别表示为"2 、、"'"，——以及
尺
2 。从即面的电流等式可得知
/m=&'(^-4)'^2，其中Vo表示栅极电压。
图4C为图4A中的电流至电压转换器410的电路图。电流至电压转换器 410包含P通道金属氧化物半导体晶体管M7以及M8迭接于供电电压Vdd与接 地GND之间，金属氧化物半导体晶体管M7的栅极与金属氧化物半导体晶体 管M8的源极连接。P通道金属氧化物半导体晶体管M7以及M8相同，匹配且 为等效二极管。除此之外，P通道金属氧化物半导体晶体管M8的栅极接地。
'DD
如果VDS8表示为2 \ P通道金属氧化物半导体晶体管M7以及M8的电流 可以分别表示为 7 2 、④'"2 、 2 r'" 以及
/8 =丄《(7GS8 — )2 =丄《0^ + ^ — KA )2
2 2 2 ，从之前的P通道金属氧化物半导体晶体管
M7以及M8的电流等式可以得知4=/8-A=K《 -2。'& 以及 = (7，
当电流至电压转换器410以及电压控制电阻结合后，可以构建如图4A所 示的电流分割器。在图4A中，N通道金属氧化物半导体晶体管T1的栅极连接于两等效二极管P通道金属氧化物半导体晶体管之间，因此栅极电压等于2 。
除此之外，N通道金属氧化物半导体晶体管T2的栅极连接于P通道金属氧化
y—(^dd — 21^) /， 物半导体晶体管M8的漏极。所以，可以得到 &^ 。换句话说，
VDS2可以用作与电流比率11/12成比例的指数电压。
上述实施例提供dB线性可变增益放大器的结构。利用此结构，dB线性可
变增益放大器可以利用互补型金属氧化物半导体(CMOS)方法而轻易实现。
权利要求
1、一种可变增益放大器，该可变增益放大器具有与控制电压成指数关系的增益，其特征在于，所述可变增益放大器包含指数直流转换器，用以接收所述控制电压以及产生指数电压，所述指数电压与所述控制电压成指数关系；以及线性电压倍增器，耦接至所述指数直流转换器，具有与所述指数直流转换器的所述指数电压成指数关系的增益。
2、 根据权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述指数直流 转换器包含-平方律电路，用以接收所述控制电压并产生第一电流以及第二电流；以及电流分割器，用以接收所述第一以及第二电流，并产生所述指数电压； 其中，所述第一电流以及所述第二电流之间的电流比率与所述控制电压成指数关系，且所述指数电压与所述第一电流以及所述第二电流之间所述电流比率成比例。
3、 根据权利要求2所述的可变增益放大器，其特征在于，还包含电压缓 冲器，电平偏移器或是单端至差动转换器，耦接于所述指数直流转换器以及 所述线性电压倍增器之间。
4、 根据权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，还包含电压缓 冲器，电平偏移器或是单端至差动转换器，耦接于所述指数直流转换器以及 所述线性电压倍增器之间。
5、 根据权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述线性电压 倍增器为吉尔伯特型或是电流导引型电压倍增器。
全文摘要
本发明涉及一种可变增益放大器，该可变增益放大器具有与控制电压成指数关系的增益，包含指数直流转换器，用以接收控制电压以及产生指数电压，指数电压与控制电压成指数关系；以及线性电压倍增器，耦接至指数直流转换器，具有与指数直流转换器的指数电压成指数关系的增益。上述可变增益放大器可提供与控制电压成指数关系的增益。而且上述可变增益放大器可以是dB线性可变增益放大器，并且可以利用互补型金属氧化物半导体方法而轻易实现。
文档编号H03G3/20GK101562432SQ20081021301
公开日2009年10月21日 申请日期2008年8月20日 优先权日2008年4月14日
发明者张英堂, 颜 童 申请人:联发科技(新加坡)私人有限公司