可变增益放大器VGA研究笔记
仪放及VGA可控增益电路设计说明书
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修订记录目录目录1.方案设计 (5)1.1总体方案系统框图 (5)1.2仪表放大器的选择 (5)1.3 AGC设计选择 (6)2.理论分析与计算 (6)2.1.仪表放大器的相应计算 (6)2.2 VGA的电路设计 (7)3.硬件电路设计 (7)3.1.仪表放大器的电路设计 (7)3.2 VGA程控放大电路 (8)3.3自动增益控制AGC的电路设计 (9)4.软件设计分析 (9)4.1软件流程及框图 (9)5. 系统测试与总结 (11)5.1.测试方案 (11)1）测试环境 (11)2）测试方案： (11)5.2.测试用例及结果 (11)5.3.总结 (12)关键词：INA128,VGA,VCA摘要：本次系统分为俩个部分分别为仪放和VGA板的焊接使。
其中仪放使用INA128为核心完成放大，VGA及AGC以VCA810为核心完成放大，VGA增益放大通过程序控制键盘调节，AGC采用分立元件产生增益控制电压。
测试表明本系统各功能均已达到或超出了题目要求。
1.方案设计1.1总体方案系统框图本系统分为两部分，一部分为仪表放大器的设计，一部分为可变增益放大器VGA的设计。
系统框图分别如图一图二所示。
图一仪表放大器设计图二可变增益放大器AGC的设计1.2仪表放大器的选择题目所给要求仪放增益400倍，输出峰峰值10V条件下3dB带宽不小于10kHz，且仪放共模抑制比优于60dB，为了满足题目要求，本系统选择常用的INA128，该芯片在增益1000倍的情况下3dB带宽不小于20KHz，共模抑制比可达120dB以上，完全符合题目要求，而另一款备选芯片INA118在增益1000倍情况下3dB 带宽为7KHz ，与题目400倍3dB 带宽10KHz 的要求相近，很可能不满足要求故而不选用INA118而选用远远超出题目要求的INA128。
可变增益放大器vga原理
可变增益放大器vga原理
可变增益放大器（VGA）在无线通信的收/发信机模拟前端中起着至关重要的作用。
其原理是，通过对信号进行放大或衰减，以满足不同的信号处理需求。
VGA通常用于补偿射频模块和中频模块的增益衰减，将输出信号放大到
A/D转换器需要的幅度。
此外，VGA还通过AGC环路改变接收机的增益，调整各级信号动态范围，稳定输出信号功率。
在VGA电路中，有几个重要的性能指标，包括IIP3和THD。
由于VGA的输出信号幅度很大，因此这两个指标尤其重要。
此外，为了实现宽增益范围调节，同时保持不同增益输入功率下恒定的输出建立时间，VGA的增益与控制电压需要成dB线性关系。
VGA增益步长越小越精确，对ADC的要求也越低。
数字控制的VGA电路提供了30 dB的增益控制范围，使用7 b精确控制增益大小，具有较小的面积和功耗。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅专业书籍或文献或咨询专业人士。
可变增益放大器VGA研究笔记
Proposed exponential function generator
It consists of a voltage-to-current converter (VIC), a linear current
multiplier, and an exponential function generator. An external control voltage VEXT is converted to a control current IEXT by the VIC. The current IEXT is then linearly multiplied and compensated by the linear multiplier. Finally, the compensated linear current Iin is trans-formed to an exponential current IEXP using the exponential generator.
mR1IEXT ln N ) ITOT RBGR
a exp(bVEXT )
17
Architecture of the proposed VGA circuit
The VGA circuit features a control
voltage generator with the proposed exponential function generation and a main VGA circuit consisting of a dc offset canceller, threestage VGA cells, and a fixed gain amplifier. The differential signal is amplified by the VGA cells and then amplified again by the fixed gain amplified to meet the targeted signal level at the output. The control voltage generator converts the external control voltage to the required internal control signal. In order to remove the dc offset voltage, a dc offset canceller is introduced between the output of the VGA and the output of the first VGA cell.
增益精确的可变增益放大器
增益精确的可变增益放大器作者：李丹,闫涛涛,陈东坡,周健军来源：《现代电子技术》2009年第12期摘要:可变增益放大器是GPS接收机中的一个关键模块,它与反馈环路组成的自动增益控制电路为模/数转换器(ADC)提供恒定的信号功率。
模拟信号控制增益的VGA增益连续变化,但是线性度较差。
这里采用电阻形式的负反馈的放大器来设计一个0~30 dB增益变化的中频可变增益放大器,VGA的增益精度并不取决于工艺、电压和温度等因素对电阻、MOS管开关的影响,增益误差在各个工艺角下都小于5%。
基于0.18 μm CMOS工艺的测试结果表明,带内纹波小于0.1 dB,IIP3达到31 dBm@0 dB,功耗为3 mA,其中包括直流偏移消除模块和CMOS源极跟随缓冲电路。
因此,该放大器适合在接收机模拟前端使用。
关键词:可变增益放大器;电阻形式负反馈;增益精确;带内纹波中图分类号:TN432文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)12-004-03Variable Gain Amplifier with Accurate GainLI Dan,YAN Taotao,CHEN Dongpo,ZHOU Jianjun(Center for Analog RFIC,School of Microelectronics,Shanghai JiaotongUniversity,Shanghai,200240,China)Abstract:The variable gain amplifier embedded in an automatic gain control loop is an essential component of GPS receiver.With the feedback loop,it constitutes the automatic gain control circuit for ADC to provide constant power signal.VGA gain controlled by analog signal has continuous change,but poor linearity.Resistive negative feedback amplifier is proposed to design a gain range of 0~30 dB intermediate frequency variable gain amplifier.Its gain accuracy nearly does not depend on factors of process,voltage and temperature influence on resistor and MOS switch,gain error less than 0.5% under all corners.Testing results based on 0.18 μm CMOS technical indicates that in-band ripple is less than 0.1 dB,IIP3 is 31 dBm@0 dB,while dissipating 3 mA(containing DC-offset cancellation circuit and CMOS Source-Follower Buffer Circuit).As a result,this amplifier is suitable for the use in analog front-end receiver.Keywords:variable gain amplifier;resistive negative feedback;accurate gain;low in-band ripple0 引言可变增益放大器是GPS接收机中的一个关键模块,它与反馈环路组成的自动增益控制电路为模/数转换器(ADC)提供恒定的信号功率。
电压控制增益可变放大器
电压控制增益可变放大器（VGA）设计摘要本设计以VCA822芯片为核心，加以其它辅助电路实现对宽带电压放大器的电压放大倍数、输出电压进行精确控制。
放大器的电压放大倍数从0.1倍到10倍变更，通过电压跟随器确保输入阻抗＞1012Ω。
选用高增益带宽积的运放保证放大器的带宽大于15MHz。
关键词：宽带直流放大器；控制电压；电压变换；VCA822；ABSTRACTThis experiment is designed with VCA822 chip as the core, with other auxiliary circuit to realize the voltage gain of the broadband voltage magnification, as well as the accurate control of the output voltage. Amplifier voltage magnification changes from 0.1 times to 0.1 times through the voltage follower to ensure that the input impedance > 1012Ω. At the same time, the selection of high gain bandwidth product of the op-amp is to ensure the bandwidth of the amplifier greater than 15 MHZ.目录1.系统方案比较与设计2.理论分析与计算3.单元电路设计与计算3.1一级同相放大电路3.2二级可控放大电路3.3三级同相放大电路3.4四级反向放大电路3.5甲乙类功率放大电路4.系统测试5.结论6.参考文献1.系统方案比较与设计本设计采用手动调节的方法对宽带直流放大器的电压放大倍数进行控制。
高性能开关电容可变增益放大器的设计
阵列和运 算放大器 电路 组成． 每 步长 ６ ｄ Ｂ ． 第
益 如式 （ ４ ） 所示．
８
— 。
， ｚ 取值 ０ 、 １ 、 ２ 、 ３ ． ｋ 是第二 级 电容 阵列 中可变 电 容 的导通系数 ． ｋ 是 考 虑 到寄 生 电容存 在 情 况
下 的导通系数 ．
２ 运 放 的 设 计
全差分 运算放 大 电路 对环 境 噪声具 有 更 强
３ ０
北 方 工 业 大 学 学 报
的Ｅ ｇ ￣ － ； ｋ／ ｌ ， ， 如式（ ３ ） 所 示 ．
一
第 ２ ６ 卷
的值． Ｃ ２ 是 第 二级 Ｖ Ｇ Ａ 的标准 电容 ， 左边 ７
个并联 的 Ｃ ２电容导 通个数为 ， 右边 ７ 个 并联 电容 Ｃ ２ 的导通 个 数为 ． 和 变 化 范 围都 是 ０到 ７ ． 因此 ， 可 以得 到第 二 级 可变 电容 阵列
点， 可 用 于 模拟 电路 前 端 ， 提 高 了 系统 的 动 态 范 围和 稳 定性 ． 关键词
分类号
开关 电容 ； 可 变增 益 放 大 器 ； 运 算放 大器
ＴＮ４
无 线通信 系统 、 图像 传感器 等许 多设 备接 收
到 的信 号受外界各 种因素 的影 响 ， 信 号 的强度有 高有低极 不 固定 ， 而且 动态 范 围很 大． 为 了能够
（ １ ＋ ） ・
（ ３ ）
ｖ ｂ ２
ｒ ｏ ｕｔ
图 ４ 第二 级 Ｖ ＧＡ 电路 电容 阵 列
50~500MHz可变增益放大器
50~500MHz可变增益放大器【摘要】介绍了一种高增益大动态范围的可变增益放大器(VGA),放大器受信号的控制,将不同功率的输入信号放大为一定功率电平,其主要特点是高增益、增益平坦度好、动态范围大、增益线性度好。
【关键词】高增益;可变增益;放大器1.引言在雷达接收机中,由于接收的信号功率动态范围大,所以需要自动增益控制系统(AGC)完成以下的功能:将小信号放大为一定功率电平,防止由于强信号引起的接收机过载;补偿接收机总增益的不稳定,而AGC的核心就是可变增益放大器(VGA)。
2.原理简介和设计2.1原理简介作为AGC的核心,可变增益放大器的增益单调地随外加控制电压地变化而变化,其增益与控制电压的关系如下图:图1 VGA控制电压与增益关系原理图基于增益、增益线性度、增益平坦度等技术指标的考虑,可变增益放大器的电原理框图如下:图2 VGA原理框图可变增益放大器是线性放大器,框图中VGA的各级模块均工作在线性区,放大器、衰减器和可变增益模块合理配置达到增益要求,均衡器补偿增益平坦度,滤波器减小带外增益,提高可变增益放大器的信噪比。
2. 2 电路设计2. 2. 1 VGA设计指标1) 输入信号动态范围:-85dBm～+5dBm;2) 工作频带范围:50~500MHz;3) 控制动态:≥90dB;4) 增益线性度:优于15%;5) 控制电压范围:0～10V;6) 控制电压起控时间:≤300ns; 7) 增益:90±3dB;8) 增益平坦度:20dB(>700MHz时)。
3)放大器模块与衰减器模块:放大器模块和衰减器模块需要合理配置,保证VGA各级模块在全动态范围内均工作在线性区.VGA总增益与各级模块增益关系如下:GVGA=GT-LB-LF+(GAMP-LATT)式中GVGA是VGA总增益,GT是可变增益模块的最大增益,LB是均衡器的插入损耗,LF是滤波器的插入损耗,GAMP是所有放大器模块总增益,LATT是衰减器模块的总衰减量,因此放大器模块与衰减器模块总增益(GAMP-LATT)是73dB;增益平坦度:2dB。
具有60dB动态范围的CMOS可变增益放大器设计
－ ● ‘ ＾ ，』．．．．＾．． ＾ ： …
…
一
引言
在无线 通信 系统 中 ， 由于 多径 衰减 、 传输 损耗 等
信道效应以及复杂多变的通信环境等诸多因素的影
响 ，天线 接收 到 的信 号强 度将 波 动不定 。因此需 要
在保证误码率 的前提下压缩接收信 号的动态范围 ，
具有 ６ ０ ｄ Ｂ 动态范围的 】 ＣＭＯＳ可变增益放大嚣设计
李斌
（ 中国电子科技 集团第五十 四研 究所 ， 河北 石 家庄 ， ０ ５ ０ ０ ８ １ ）
摘要 ： 采用 ０ ． １ ８ ｕ ｍ Ｒ Ｆ Ｃ Ｍ Ｏ Ｓ 工艺设计 了具有指数增益特性的可变增益放 大器 （ Ｖ Ｇ Ａ ） 。 该 电路核心结构
ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ＶＧ Ａ ｃ ｏ ｍｐ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ｗｏ ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｄ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｇ ａ ｉ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｎ ｄ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ｉ ｓ ｅ ｘ ｔ ｅ ｎ ｄ ｅ ｄ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｓ ｃ ｏ ｄ ｅ ｒｃ ａ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ — ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ． ＤＣ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｓ ｍａ ｌｌ ｐ ａ ｒ ａ ｓ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｌ ｏ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ． ＤＣ ｏ ｆ ｆ ｓ ｅ ｔ
总增 益控 制 范 围大 于 ６ ０ ｄ Ｂ 。 电路 采 用 １ ． ８ Ｖ电源 电压供 电 ， 总 电 流 消耗 为 ９ ｍ Ａ ， 总 芯 片面积 为 ５ ３ ０ ｍ ｘ
宽控制可变增益放大器(VGA)电路的设计
’ｈ ｓｇ ｆＶＧＡ ｅ ｔｉ ｒ ｕｉ ｌ ｅ Ｄｅ ｉｎ ｏ ’ Ｅｌｃ ｒｃＣｉｃ ｔ
Ｄ ｏ ｕｎ ｎ ｎｇ Ｙ ｙｕ
（ ｉ ｈ ｕ Ｓ ｉ ｔｃ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｖｏ ａ ｉ ｎ ｌＣ ｌ ｅ ｅ Ｇｕ ｚ ｏ Ｇｕ ｙ ｎ ５ ０ ０ ） Ｇｕ ｚ ｏ ｃ — ｅ ｈ Ｅｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｃ ｔ ａ ｏ ｌ ｇ ， ｉ ｈ ｕ， ｉ ａ ｇ， ５ ０ ８ ｏ
压 Ｕ 。左端 为输入 电压 ， 根据 输 人 电压 Ｖｉ 变 的 化， 加在 ＆ 的两端 电压 ＶＲ相应 变化 ， ｃ 于是 ， 电阻 上 的电流 ：
ｋ 一 ＝ ＝ ＝
１ ２ 线性好 、 ． 控制 电压 范围广 的 电压 控制 电阻电路 可变增益 由电压控 制 电阻来实 现 。
ｔ ｏ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｔ ｅ ｏ ｔｏ ｌｃ ｒｃ ｃ ｒ ｅ ｔｏ ｏ ｔ ｇ ｕ ｐ ｔ ｔｈ ｓ ｔ ｅ ｍｅ ｉｓｏ ｉ ｈ ｌ ｅ ｒ ｒ ｌｒ ｓｓ ａ ｃ ，ｈ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｅｅ ｔ ｉ ｕ ｒ ｎ ｒ ｖ ｌａ ｅ ｏ ｔ ｕ ．Ｉ ａ ｈ ｒｔ ｆ ｈ ｇ ｉ ａ ｉ ａ ｎ —
输入信 号搭配 的偏 电压 １ ５ ． Ｖ。 图 ２的 电路考 虑 为
无失 真工作作 为必 要 条件 ， 了 不产 生 由于 场效 应 为 管 的失 真 ， Ｔ 由 构 成 的源 极 跟 随器 必 须 正 常工 作 。
此时 ， 因为电压控 制电阻 Ｒ 上流过 的最 大电流 为 Ｉ 。
下面对 实 现 低 失 真 ， 控 制 电 压 范 围 的 ＶＧ 宽 Ａ 的 电路加 以叙述 。
（ １
２ 取 出 电 流 电路
电流取 出电路［ ， 图 ２左侧 是 差 动 电路 ， 此 】见 ］ 在 电路 中使用单端 输入 和输 出 ， 因此 ， Ｔ 一处设 置与 在 。
第十一章4-2(可变增益放大器)
Vim1dB
a1 0.145 a3
发射极加反馈电阻 RE 可扩展线性范围
信号电流
is
从发射极注入
RC Q1
Vcc i1 i2 RC VO Q2
输出电压为
q vo (i1 i2 ) RC RC ( I Q is )th Vc 2kT 控制电压 V 大小可改变增益 VC
c
电路优点：输出与信号电流成正比，无失真 实际电路
VC
-4VT
0 4V T
11.4.2 改变放大器负反馈控制增益 负反馈电阻一般加在发射极（源极） 电压控制——负反馈电阻值
VCC
电路特点：
源极并联场效应管 Q3 和 Q8
VO Q6 Q1 Q2 Q8 Q4 Q3 Q5 Q9 Q10 Q7
Q3 Q8 工作于可变电阻区
等效电阻：
Vin
控制 电压
Ron
单端输入方式，
输入阻抗为 Zin 200 。 片内带有平方律检波器 单电源供电2.7V~5.5V。
控制 电压
内部结构：
高 斯 内 插 器
gm
输出缓冲 输出
-45dB
gm
0dB -5dB -10dB
42.5dB
输入
200 电阻梯形网络
电阻网络5dB的衰减步进，总衰减为45dB 后置放大器具有42.5dB的固定增益 跨导级取加权平均，实现连续平滑的衰减功能 Gain(dB)= 50 VGAIN 5 （增益增加模式）
电源 输入 gm 单元 高 AD8367 模式 斯 内 插 器 平方律 检波器 地 9级5dB步进衰减电阻梯形网络 偏置 使能
输出
控制电压
增益连续可变范围为-2.5dB ~ 42.5dB。
MAX2057具有模拟增益控制的可变增益放大器
MAX2057具有模拟增益控制的可变增益放大器
MAX2057 是通用、高性能可变增益放大器(VGA)，设计工作在1700MHz
至2500MHz 频率范围†。
该器件增益为15.5dB，噪声系数为6dB，输出1dB 压缩点为23.8dBm。
MAX2057 在整个衰减范围内还可维持高达37dBm 的OIP3。
另外，片上模拟衰减器在可选的21dB 或42dB 控制范围内能够获得无限制的控制和高衰减精度。
这些特性使MAX2057 为DCS/PCS、cdma2000®、W-CDMA 和PHS/PAS 发送器和功率放大器AGC 电路提供了一个理想的VGA。
MAX2057 与MAX2056 800MHz 至1000MHz VGA 引脚兼容，使该系列放大器非常适合采用相同PCB 布局的双频应用中。
MAX2057 工作在+5V 单电源，采用紧凑的、带裸露焊盘的36 引脚、薄
型QFN 封装(6mm x 6mm x 0.8mm)。
确保工作在-40°C至+85°C扩展级温度范围。
关键特性
1700MHz 至2500MHz RF 频率范围†
37dBm 固定OIP3 (在所有增益设置下)
输出1dB 压缩点为23.8dBm
最大增益设置时具有15.5dB 增益(典型值)
在100MHz 带宽内增益平坦度为0.5dB
最大增益设置(使用1 个衰减器)时噪声系数为6dB
两种增益控制范围：21dB 和42dB
模拟增益控制
+5V 单电源供电
引脚兼容于MAX2056 800MHz 至1000MHz RF VGA。
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Vmin、Vref是由带隙基准电路产生的，VEXT是额外的控制电
压信号。与温度无关的电流IEXT=(V1-V2)/R3,另一个常数电 流ITOT也是有这个电路产生，只是V1和V2大小设的不一样 。设I(T)=VTlnN/RBGR
I EXT VT ITOT RBGR
I in m ln N Vexp
15
Linear current multiplier
I(T)是PATA电流，由于M1、M2与M3、M4的栅
极电压对应相等，则有(其中Itot是常数电流)：
I in / I EXT mI (T ) / ITOT I EXT I in mI (T ) ITOT
16
Voltage-to-current change
18
VGA circuit
当输入信号Vin很小时
，Vctol在high state， 此时M1和M2在饱和状 态，同时a high gain is obtained. 当输入信号Vin很打时 ，Vctol在low state，此 时M1和M2在三极管区 ，同时a low gain is obtained.
7
数字信号控制的VGA
基于可编程跨导的VGA 基于可变负载的VGA
通过改变输入管源级负反
馈电阻Re来调节跨导。
采用可变电阻阵列作为放
大器的负载，调节增益。
8
数字信号控制的VGA
基于可变反馈网络的VGA 基于可变衰减网络的VGA
通过改变反馈网络的反馈
系数来大器加可变衰
可变增益放大器(VGA)的研 究笔记
LOGO
1
Contents
1
2 3 4 VGA的简介 VGA的分类 VGA的主要性能指标 一个VGA电路的实例
2
VGA的简介
下图是超外差GPS射频系统的结构图，图中 红色矩形就是VGA。
3
VGA的简介
在无线接收机中，天线接收到的信号强度可能变化很大，接收机对于
4
VGA的分类
电路结构 控制信号 采用的工艺
闭环结构 开环结构
模拟信号控制 双极集成工艺
数字信号控制 CMOS集成工艺
5
按照控制信号划分
模拟信号控制VGA---基于双极型集成工艺
左图是一个常见的Gilbert
单元，其利用电路的小信 号增益随尾电流变化。 优点：带宽很宽 缺点：增益与控制信号不 是指数关系；增益动态范 围非常有限。
在AGC环路中，变增益放大器是一个核心模块。它的增益应受到外部
控制信号的控制。变增益放大器的增益和控制电压的函数关系应该使 自动增益控制环路的环路增益在控制信号的整个工作范围保持常数。 这个特性使增益控制环路保持一个均匀的环路瞬态响应和恒定的环路 稳定时间，而不受输入信号变化的影响。这就要求变增益放大器的增 益应随控制信号以dB为单位线性变化，以此来保证自动增益控制环路 的稳定时间保持常数。
19
LOGO
20
11
设计实例：A wideband COMS variable gain amplifier with an exponential gain control
创新点：
A temperature-independent exponential gain
control functions is realized using parasitic bipolar transistors and a control signal converter. The bandwidth is extended using an inductive peaking technique for high-frequency operations. A dc offset cancellation loop to avoid amplification of the dc offset.
6
模拟信号控制VGA---基于CMOS集成工艺
当MOS管应用到可变增益放大器时，其一个主要缺点是
：增益被限制在20dB左右。要得到高的增益，则必须要 使电流与控制信号成指数关系，这样才能增大VGA的动态 增益范围，同时实现decibel-linear增益控制，而MOS管的 电流服从平方关系。 为了得到电流指数特性，使MOS管工作在亚阈值区，或 者在MOS工艺中构造寄生双极管，产生指数规律的电流电压关系。这虽然增大了VGA的动态增益范围，但是随着 电路性能的提高，这种VGA的增益动态范围也显得小了。 虽然偏置电流或电压的线性变化不能提供输出电压的指数 变化，但是通过让控制信号以指数的方式变化，这个问题 就能够被很好地解决。下面将会给出一个设计实例。
12
Performance summary of the proposed VGA
13
Proposed exponential function generator
It consists of a voltage-to-current converter (VIC), a linear current
减网络，构成VGA。
9
模拟和数字信号控制的比较
In general, digitally controlled VGAs use binary weighted arrays of resistors for gain variations and analog VGAs adopt a variable transconductance to control the gain. For a code division multiple access system requiring a power control range larger than 80dB, the VGA with continuously variable gains is preferred because it avoids signal phase discontinuity that is expected to cause problems, and it reduces the large number of control bits required with digitally controlled VGAs.
10
VGA的主要性能指标
1. 增益的动态调节范围---需要增益是控制
信号的指数函数，实现线性分贝增益控制 特性，现实宽的动态调节范围。 2. 响应时间---实现高速数据传输，必须要 系统有宽的带宽，缩短响应时间。 3. 环路的稳定时间---当输入信号强弱变化 时，系统输出的稳定的时间要尽量的快。 除此之外，supply voltage, power consumption, input P1dB, noise figure…
mR1 I EXT ln N 2 R2 I1 exp( ) ITOT RBGR
a exp(bVEXT )
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Architecture of the proposed VGA circuit
The VGA circuit features a control
voltage generator with the proposed exponential function generation and a main VGA circuit consisting of a dc offset canceller, threestage VGA cells, and a fixed gain amplifier. The differential signal is amplified by the VGA cells and then amplified again by the fixed gain amplified to meet the targeted signal level at the output. The control voltage generator converts the external control voltage to the required internal control signal. In order to remove the dc offset voltage, a dc offset canceller is introduced between the output of the VGA and the output of the first VGA cell.
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Exponential function generator
在CMOS工艺中，在P衬底上制作一个深N阱，这样就可以在N阱里面
再做一个P阱，这样能够去做一个NMOS。但这导致了一个寄生的 NPN管产生，指数函数的产生也正是利用了这个寄生的NPN管。
V I in R1 I1 I S exp(VBE ,Q1 / VT ) I 2 I S exp(VBE ,Q 2 / VT ) I1 exp(V / VT ) I1 exp( I in R1 / VT ) I exp I1 I O1 cons tan t Vexp Vexp1 Vexp 2 2 R2 I exp 2 R2 I1 exp( I in R1 / VT )1/ T