一种无线射频芯片中的可变增益放大器设计

摘要

可变增益放大器作为无线射频接收系统的重要组成部分，可根据接收机接收到的信号强弱对信号进行不同增益的放大。它通常应用于自动增益控制（AGC）系统中，以提高接收机的接收动态范围。可见，可变增益放大器的优劣直接影响着无线射频接收系统的性能。本文以频点可变、带宽可变的无线射频芯片为背景，主要开展了模拟基带中的可变增益放大器的设计和实现。
　　本文基于可变增益放大器的工作原理和性能指标的介绍，分别设计了两款可变增益放大器：一款是适用于模拟AGC电路的开环结构的增益连续型可变增益放大器，电路基于指数拟合函数构建了dB线性增益的控制电路，并采用Gm-C反馈结构的消直流失调电路，对失调进行实时消除；另一款是适用于数控 AGC电路的可编程增益放大器，采用闭环电阻反馈的结构，并基于可编程的电阻阵列实现增益控制，还设计了一种数字辅助校准的直流失调消除方法，可有效消除直流失调电压，且不引入零频附近的带宽损失。
　　本文采用GF0.18μm3.3 V CMOS工艺进行流片。增益连续型可变增益放大器的测试结果表明，当外部有效增益控制电压在0.9~2.3 V变化时，其增益动态变化范围为-10~45 dB，最大增益处的-3 dB带宽为20 MHz，由于Gm-C结构的DCOC电路的限制，其低频截止频率小于10 KHz,芯片面积为0.11 mm2，功耗为14.6 mW。可编程增益放大器的测试结果表明，增益动态范围为0~40 dB，增益步长为3 dB，-3 dB带宽大于5 MHz，数字辅助校准的消失调电路的失调校准时间小于25μS，失调电压残余量小于150 mV。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外发展现状

1.3论文的主要工作与组织结构

第二章 可变增益放大器的基本原理及指标分析

2.1自动增益控制系统

2.2可变增益放大器的性能参数

2.3 本章小结

第三章 增益连续型可变增益放大器的设计

3.1可变增益放大器的整体架构

3.2跨导比例型的可变增益单元

3.3基于拟合指数函数的控制方法

3.4时间连续型消失调电路

3.5整体电路的版图设计

3.6本章小结

第四章 可编程增益放大器的设计

4.1可编程增益放大器的整体结构

4.2可编程增益放大单元

4.3数字辅助校准的消失调电路

4.4整体电路的版图设计及仿真

4.5本章小结

第五章 芯片的测试及分析

5.1测试平台

5.2 增益连续型VGA的测试结果

5.3 PGA的测试结果

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1工作总结

6.2未来工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢