用于高精度模数转换器的CMOS可变增益放大器

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作者 李振国 苏萌 +5 位作者 田迪 肖春 侯佳力 胡毅 沈红伟 王亚彬 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第10期899-905,共7页

针对工业领域数据采集系统对大摆幅模拟信号精确采样的需求,提出了一种方便与高精度模数转换器(ADC)集成的CMOS可变增益放大器(VGA)。该VGA基于反相放大器结构,在5 V单电源供电的条件下支持最大±10 V信号输入。对传递函数的设计和... 针对工业领域数据采集系统对大摆幅模拟信号精确采样的需求,提出了一种方便与高精度模数转换器(ADC)集成的CMOS可变增益放大器(VGA)。该VGA基于反相放大器结构,在5 V单电源供电的条件下支持最大±10 V信号输入。对传递函数的设计和电路结构的优化可保证VGA高线性度的同时不降低信噪比(SNR)。电路采用TSMC 0.18μm CMOS工艺进行设计并流片,面积为0.23 mm^(2),5 V供电时功耗为1.5 mW。在输入信号1 kHz、采样率200 kS/s条件下,将VGA与16 bit逐次逼近寄存器(SAR)ADC进行联合测试,测试结果表明信噪比达到89.80 dB,总谐波失真(THD)为-102.31 dB。该VGA具有输入范围大、精度高、面积小的特点,为工业信号采集应用提供了高集成度的解决方案。 展开更多

关键词 可变增益放大器(vga) CMOS工艺 宽摆幅 模数转换器(ADC) 低噪声 低失真

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可变增益放大器的实现方法 被引量：27

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作者 周胜海 王栋臣 马建中 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2001年第7期32-34,共3页

从应用的角度出发 ,给出了典型的可变增益放大器的实现方法 ,总结了实现方法的特点 。

关键词 集成运算放大器 可变增益放大器 微处理器 程控增益放大器

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采用PIN二极管反馈的射频可变增益放大器 被引量：4

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作者 张良浩 谢红云 +3 位作者 赵彦晓 张万荣 江之韵 刘硕 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期206-210,共5页

射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈... 射频可变增益放大器大多基于CMOS工艺和砷化镓工艺,通过改变晶体管的偏置电压或建立衰减器增益控制结构实现增益可调.本文采用高性能的射频锗硅异质结双极晶体管,设计并制作了一款射频可变增益放大器.放大器的增益可控性通过改变负反馈支路中PIN二极管的正向偏压来实现.基于带有PIN二极管反馈的可变增益放大器的高频小信号等效电路,本文详细分析了增益可控机制,设计并制作完成了1.8GHz的可变增益放大器.测试结果表明在频率为1.8GHz时,控制电压从0.6V到3.0V的变化范围内,增益可调范围达到15d B;噪声系数低于5.5d B,最小噪声系数达到2.6d B.整个控制电压变化范围内输入输出匹配均保持良好,线性度也在可接受范围内. 展开更多

关键词 可变增益放大器 PIN二极管 小信号等效电路 锗硅异质结双极晶体管 射频

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增益精确的可变增益放大器 被引量：5

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作者 李丹 闫涛涛 +1 位作者 陈东坡 周健军 《现代电子技术》 2009年第12期4-6,9,共4页

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0～30d... 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0～30dB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0．18μm CMOS工艺的测试结果表明，带内纹波小于0．1dB，IIP3达到31dBm@0dB，功耗为3mA，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。 展开更多

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

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水下无线光通信系统中可变增益放大器的实现 被引量：5

5

作者 汪锋 饶炯辉 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期99-102,共4页

为了减小水下无线光通信系统中接收信号的动态范围,采用可变增益放大器,论述了基于数字模拟转换器和数字电位器实现可控增益的两种方法,并对基于数字电位器实现的方法进行了仿真实验。结果表明,该方法能有效压缩信号的动态范围,并使其... 为了减小水下无线光通信系统中接收信号的动态范围,采用可变增益放大器,论述了基于数字模拟转换器和数字电位器实现可控增益的两种方法,并对基于数字电位器实现的方法进行了仿真实验。结果表明,该方法能有效压缩信号的动态范围,并使其趋于稳定。 展开更多

关键词 光通信 可变增益放大器 数字模拟转换器 数字电位器 动态范围

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无共模反馈电路的低功耗可变增益放大器 被引量：1

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作者 杨骁 齐骋 +1 位作者 王亮 谢应辉 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期857-861,共5页

设计了一种低功耗高动态范围数字控制的可变增益放大器。提出了一种新的稳定输出共模电平的方法,在负载电阻切换的同时改变流过电阻中的电流来保持电阻上的电压降不变,从而稳定输出共模电平。该方法无需额外的共模反馈电路,降低了功耗... 设计了一种低功耗高动态范围数字控制的可变增益放大器。提出了一种新的稳定输出共模电平的方法,在负载电阻切换的同时改变流过电阻中的电流来保持电阻上的电压降不变,从而稳定输出共模电平。该方法无需额外的共模反馈电路,降低了功耗。同时采用级间电容耦合结构解决了直流失调问题,不需要直流失调校准电路。采用TSMC 0.18μm CMOS工艺进行了电路设计和仿真。仿真结果表明,该可变增益放大器消耗的平均电流为504.7?A,?3 dB带宽大于1.16 MHz,动态范围达到了81 dB,变化步长为3 dB,增益误差小于±0.65 dB。 展开更多

关键词 共模反馈电路 直流失调 增益控制 低功耗 可变增益放大器

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一种新型双频段可变增益低噪声放大器 被引量：2

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作者 陈迪平 蒋广成 马俊 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期118-123,共6页

采用SMIC 0.13μm RF CMOS工艺,设计了一款新型的双频段可变增益低噪声放大器(DBVG-LNA),应用于GSM900/DCS1800双频网络通讯系统中.分别采用多谐振网络和开关谐振网络完成输入输出双频段阻抗匹配,采用共栅旁路管和开关切换电阻完成4挡... 采用SMIC 0.13μm RF CMOS工艺,设计了一款新型的双频段可变增益低噪声放大器(DBVG-LNA),应用于GSM900/DCS1800双频网络通讯系统中.分别采用多谐振网络和开关谐振网络完成输入输出双频段阻抗匹配,采用共栅旁路管和开关切换电阻完成4挡可调增益,有效地解决变频段和变增益兼容难的问题.另外,采用共源共栅差分对结构获取高隔离度和低二次谐波失真.1.2V电源电压,版图面积为0.43μm×0.65μm.仿真结果表明,在GSM900频段电压增益20.6~12.7dB 4挡可调,NF:1.45~2.05dB;在DCS1800频段电压增益19.3~11.2dB 4挡可调,NF:1.36~2.55dB;S_(11)均小于-17dB. 展开更多

关键词 低噪声放大器 双频段 可变增益 阻抗匹配

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无线接收机可变增益放大器的设计与实现 被引量：1

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作者 于蕾 单明广 +2 位作者 黄志金 潘大鹏 肖易寒 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2020年第7期133-137,共5页

设计并实现了一种同时具有可变增益和自动增益控制功能的放大器,可用于无线接收机中。该放大器主要分为4级电压放大电路和控制部分。控制部分是使用STM32单片机作为控制器,控制操作由按键输入实现,LCD1602液晶屏显示键入和系统输出信息... 设计并实现了一种同时具有可变增益和自动增益控制功能的放大器,可用于无线接收机中。该放大器主要分为4级电压放大电路和控制部分。控制部分是使用STM32单片机作为控制器,控制操作由按键输入实现,LCD1602液晶屏显示键入和系统输出信息。系统可实现可变增益和自动增益控制模式。样机指标达到超过60 dB的最大增益且能在20 dB以上以6 dB步进线性可调。 展开更多

关键词 放大器 STM32单片机 可变增益控制 自动增益控制

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一种高线性度的电流调节式CMOS中频可变增益放大器 被引量：1

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作者 恽廷华 唐守龙 罗岚 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期595-599,共5页

基于模拟乘法器设计了一种电流调节式中频可变增益放大器,并根据强反型下MOSFET的I-V模型(考虑二阶效应)建立和分析了电路非线性模型,提出了一种线性度优化方法.基于0.25μm CMOS工艺的模拟结果表明,电源电压3.3 V下可变增益放大器与优... 基于模拟乘法器设计了一种电流调节式中频可变增益放大器,并根据强反型下MOSFET的I-V模型(考虑二阶效应)建立和分析了电路非线性模型,提出了一种线性度优化方法.基于0.25μm CMOS工艺的模拟结果表明,电源电压3.3 V下可变增益放大器与优化前相比在输入信号最大时IM3减小了33 dB,增益控制范围增大了12 dB;最小增益处IIP3达到17.5 dBm,最大增益处噪声系数为7.8 dB. 展开更多

关键词 模拟乘法器 可变增益放大器 非线性失真

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一种用于陀螺闭环驱动的CMOS可变增益放大器 被引量：1

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作者 刘晓为 乔育花 谭晓昀 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第10期89-91,共3页

采用0.5μm CMOS工艺设计了一种单极可变增益放大器。该可变增益放大器以Gilbert单元为原型，并通过设计指数电压产生电路来实现增益与控制电压在dB域呈线性关系。控制电压范围较宽，从1．5-3．5V变化时，实现了-2-35dB的增益变化范围... 采用0.5μm CMOS工艺设计了一种单极可变增益放大器。该可变增益放大器以Gilbert单元为原型，并通过设计指数电压产生电路来实现增益与控制电压在dB域呈线性关系。控制电压范围较宽，从1．5-3．5V变化时，实现了-2-35dB的增益变化范围，最大增益时的3dB带宽是19.045MHz。电源工作电压为5V，电路功耗为1.7mW。 展开更多

关键词 闭环驱动 可变增益放大器 指数电压产生电路

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可变增益低噪声放大器的设计与实现 被引量：3

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作者 师建英 许衍彬 《现代电子技术》 北大核心 2017年第9期99-103,共5页

传统结构的低噪声放大器的噪声系数较高,增益平坦性较差。为了解决该问题,设计了可变增益低噪声放大器,其由高增益模块、中间增益模块和低增益模块构成。将有源负反馈低噪声放大器作为放大器的高增益放大模块,采集微弱的输入信号。中间... 传统结构的低噪声放大器的噪声系数较高,增益平坦性较差。为了解决该问题,设计了可变增益低噪声放大器,其由高增益模块、中间增益模块和低增益模块构成。将有源负反馈低噪声放大器作为放大器的高增益放大模块,采集微弱的输入信号。中间增益模块通过电阻分压衰减器实现输入信号的衰减处理,确保总体放大器具有较高的线性度。低增益模块通过衰减器完成相关工作,可采集到强信号,避免三阶交调量对系统信噪比的不利干扰。实验结果说明,设计的低噪声放大器在电压增益、噪声系数和三阶交调量三方面的性能都较优。 展开更多

关键词 可变增益放大器 低噪声 三阶交调量 电阻分压衰减器

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一种新型的5GHz自适应偏置及可变增益低噪声放大器 被引量：2

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作者 徐化 姚远 +1 位作者 石寅 Fa Foster Dai 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第8期1521-1525,共5页

该文提出了一种新型的自适应偏置及可变增益低噪声放大器(LNA),利用电荷泵(亦称电压倍增器)将LNA输出信号转换成与LNA射频输入信号功率成比例变化的直流信号,以此信号同时反馈控制LNA的偏置和增益,来实现自适应偏置以及可变增益低噪声... 该文提出了一种新型的自适应偏置及可变增益低噪声放大器(LNA),利用电荷泵(亦称电压倍增器)将LNA输出信号转换成与LNA射频输入信号功率成比例变化的直流信号,以此信号同时反馈控制LNA的偏置和增益,来实现自适应偏置以及可变增益低噪声放大器,从而极大地改善了LNA的输入线性范围。鉴于5GHz频率下,Bipolar相对于CMOS更好的频率特性和低噪声特性,该项研究采用了BiCMOS工艺,实现了低于3.0dB的噪声系数(高增益状态下)和大约13dBm的输入三阶交调点IIP3的控制范围以及大于15dB的增益控制范围。 展开更多

关键词 低噪声放大器 自适应偏置 可变增益 电荷泵

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3.1～5.2GHz超宽带可变增益低噪声放大器设计 被引量：2

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作者 黄健男 张科峰 刘览琦 《现代电子技术》 2012年第4期159-162,共4页

低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一,设计了一种可应用于3.1～5.2GHz频段超宽带可变增益低噪声放大器。电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配,并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。仿真基于TSMC 0.18μm RF C... 低噪声放大器是超宽带接收机系统中最重要的模块之一,设计了一种可应用于3.1～5.2GHz频段超宽带可变增益低噪声放大器。电路输入级采用共栅结构实现超宽带输入匹配,并引入电流舵结构实现了放大器的可变增益。仿真基于TSMC 0.18μm RF CMOS工艺。结果表明,在全频段电路的最大功率增益为10.5dB,增益平坦度小于0.5dB,噪声系数小于5dB,输入反射系数低于-15dB,在1.8V电源电压下,功耗为9mW。因此,该电路能够在低功耗超宽带射频接收机系统中应用。 展开更多

关键词 超宽带 可变增益 低噪声放大器 电流舵 低功耗

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基于双重增益控制技术的超宽带可变增益放大器的设计与实现 被引量：4

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作者 谢红云 刘芮 +5 位作者 陈泉秀 吴佳辉 陈亮 马佩 高杰 张万荣 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期646-653,共8页

为实现超宽带可变增益放大器(ultra-wide band variable gain amplifier,UWB-VGA)在超宽频带下大的增益变化范围和每个变化增益在超宽频带范围内良好的增益平坦度,提出了一种适用于超宽带可变增益放大器的双重增益控制(dual gain contro... 为实现超宽带可变增益放大器(ultra-wide band variable gain amplifier,UWB-VGA)在超宽频带下大的增益变化范围和每个变化增益在超宽频带范围内良好的增益平坦度,提出了一种适用于超宽带可变增益放大器的双重增益控制(dual gain control,DGC)技术,由改进型电流镜增益控制结构和动态增益反馈控制结构共同实现.基于双重增益技术,设计了应用于3.0 ~6.0 GHz 频带下的超宽带可变增益放大器,完成超宽带可变增益放大器的电路结构原理图和版图的设计.考虑在射频波段下版图、器件结构、工艺及封装产生中存在的寄生效应和耦合效应,对电路结构原理图和版图进行Momentum电磁联合仿真.结果表明:联合调整双重增益控制单元的2个控制电压Vctrl_1和Vctrl_2 ,超宽带可变增益放大器在3.0 ~6.0 GHz 频段范围内可以同时获得大的增益变化范围和良好的增益平坦度,当动态信号反馈增益控制电压Vctrl_2 为5.00 V 时,改进型电流镜增益控制电压Vctrl_1从2.50 V变化到3.20 V时,超宽带可变增益放大器的增益变化幅度为5.5 dB,每个变化增益的平坦度≤±2.0 dB,S11 、S22都小于-10.0 dB,输入输出匹配良好. 展开更多

关键词 超宽带 双重增益控制技术 电流镜 动态增益反馈 可变增益放大器 电磁联合仿真

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宽带低附加相移可变增益放大器 被引量：2

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作者 肖慧华 马凯学 +1 位作者 傅海鹏 陆敏 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期345-355,共11页

基于130 nm BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺提出一款超宽带低附加相移可变增益放大器.该设计采用可变增益放大器和开关衰减器的组合结构,其中可变增益放大器在宽带、高效率的反馈式放大器的基础上通过改... 基于130 nm BiCMOS(Bipolar Complementary Metal Oxide Semiconductor)工艺提出一款超宽带低附加相移可变增益放大器.该设计采用可变增益放大器和开关衰减器的组合结构,其中可变增益放大器在宽带、高效率的反馈式放大器的基础上通过改变偏置实现增益控制,而开关衰减器的应用在拓宽增益控制范围的同时减小了偏置变化范围,从而减小了不同增益状态下的附加相移.提取版图寄生参数后的仿真结果表明:在1.6 V供电电压下,该可变增益放大器在3.5~11 GHz范围内增益平坦度小于±0.75 dB,增益控制范围为-22~10 dB,增益步进值为0.5 dB,噪声系数小于6.5dB,不同增益状态下的附加相移小于±5°,电路输出1 dB压缩点大于12 dBm,动态功耗小于155 mW.该可变增益放大器拓扑在满足项目需求的同时为减小可变增益放大器的附加相移提供了一种思路. 展开更多

关键词 可变增益放大器 BICMOS 附加相移 宽带

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20~26 GHz硅基氮化镓可变增益低噪声放大器 被引量：1

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作者 江兰兰 陈宏尘 +3 位作者 朱浩慎 冯文杰 车文荃 薛泉 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第4期413-419,共7页

基于100 nm硅基氮化镓(GaN)工艺,本文设计并实现了一款工作频段为20~26 GHz且增益平坦的可变增益低噪声放大器(VGLNA).该放大器采用三级共源级级联来实现高增益,并通过调节第二、第三级的栅极偏置实现增益控制.测试结果表明,该放大器在... 基于100 nm硅基氮化镓(GaN)工艺,本文设计并实现了一款工作频段为20~26 GHz且增益平坦的可变增益低噪声放大器(VGLNA).该放大器采用三级共源级级联来实现高增益,并通过调节第二、第三级的栅极偏置实现增益控制.测试结果表明,该放大器在工作频段内实现了超过20 dB的增益可变范围和±1.5 dB的增益平坦度,在增益可变范围内功耗为126 mW至413 mW.在最大增益状态下,该放大器在整个频段内可实现大于20 dB的小信号增益且噪声系数(NF)为2.95 dB至3.5 dB,平均输出1dB压缩点(OP1dB)约为14.5 dBm.该芯片的面积为2 mm^(2). 展开更多

关键词 GaN HEMT 微波单片集成电路 低噪声放大器 可变增益放大器

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基于X射线探测电路的可变增益放大器的研制

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作者 曲明 檀柏梅 +2 位作者 赵毅强 姜俊伟 李瑞杰 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期393-397,402,共6页

基于512元X射线探测器读出电路,对传统可变增益放大器(VGA)电路的结构和内部运放进行了优化设计,使其具有了改进相关双采样(CDS)的功能,从而使得512元整体电路得到了优化。分析了改进型VCA的电路结构、工作原理,采用Chartered 0.35μm 2... 基于512元X射线探测器读出电路,对传统可变增益放大器(VGA)电路的结构和内部运放进行了优化设计,使其具有了改进相关双采样(CDS)的功能,从而使得512元整体电路得到了优化。分析了改进型VCA的电路结构、工作原理,采用Chartered 0.35μm 2P4MCMOS工艺对电路进行了仿真和流片。仿真及测试结果表明,改进型VGA模块可有效实现改进型相关双采样的功能,抑制了固定模式噪声的影响,具有低噪声(18.5 nV@1 MHz)、大宽带(44.9 Mz),能够满足系统10 bit精度的要求。以此为基础优化的前端读出电路功能正确,相对改进前的电路,面积可减小约51%,功耗降低了约27%。 展开更多

关键词 X射线探测 可变增益放大器 读出电路 改进型可变增益放大器 相关双采样

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一种应用于WiMAX接收机的CMOS可变增益放大器

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作者 程心 杨海钢 +1 位作者 高同强 尹韬 《中国科学院研究生院学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期233-237,共5页

实现了一种应用于WiMAX无线接收机中频部分的单级可变增益放大器.由于采用电流平方技术,该结构能以较少的级联数,实现系统所需的固定增益变化范围,以达到降低总功耗的目的.该电路采用0.13μm CMOS工艺进行流片,总面积为0.6×0.4 mm2... 实现了一种应用于WiMAX无线接收机中频部分的单级可变增益放大器.由于采用电流平方技术,该结构能以较少的级联数,实现系统所需的固定增益变化范围,以达到降低总功耗的目的.该电路采用0.13μm CMOS工艺进行流片,总面积为0.6×0.4 mm2.测试结果表明,当控制电压从0.5 V变化到1 V时,VGA的增益变化范围为-20～25 dB,其3 dB带宽大于15 MHz,IIP3为-21～5 dBm,在1.2 V电源电压下功耗为3.6 mW. 展开更多

关键词 WiMAX无线接收机 CMOS 可变增益放大器 电流平方

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可变增益的功率放大器单片微波集成电路

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作者 刁睿 赵瑞华 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期264-267,共4页

根据电压控制增益电路理论及放大器设计原理，设计制作了一种基于GaAs工艺的可变增益功率放大器单片微波集成电路（MMIC）。采用电路仿真ADS软件进行了原理图及版图仿真，研究了增益控制电路在放大器中的位置对性能的影响。最终实现了在... 根据电压控制增益电路理论及放大器设计原理，设计制作了一种基于GaAs工艺的可变增益功率放大器单片微波集成电路（MMIC）。采用电路仿真ADS软件进行了原理图及版图仿真，研究了增益控制电路在放大器中的位置对性能的影响。最终实现了在6～9GHz频率范围内，1dB压缩点输出功率大于33dBm，当控制电压在-1～0V之间变化时，放大器的增益在5～40dB之间变化，增益控制范围达到了35dB。将功率放大器与增益控制电路制作在同一个单片集成电路上，面积仅为3．5mm×2．3mm，具有灵活易用、集成度高和成本低的特点，可广泛应用于卫星通信和数字微波通信等领域。 展开更多

关键词 功率放大器 可变增益 单片微波集成电路(MMIC) ADS软件 砷化镓

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基于BiCMOS宽动态可变增益放大器的设计

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作者 罗俊杰 李富华 《现代电子技术》 2010年第16期5-7,共3页

基于栅压控制MOS管等效电阻实现放大器输出电阻和射极电阻同时改变的原理,构造一种新型可变增益放大器,通过控制电路和稳压电路提高了增益动态范围和电路稳定性。采用UMC0.5μm BiCMOS工艺,使用HSpice软件仿真,结果表明该放大器可在0－7... 基于栅压控制MOS管等效电阻实现放大器输出电阻和射极电阻同时改变的原理,构造一种新型可变增益放大器,通过控制电路和稳压电路提高了增益动态范围和电路稳定性。采用UMC0.5μm BiCMOS工艺,使用HSpice软件仿真,结果表明该放大器可在0－70μA的较小控制电流下实现增益在0－66dB宽范围内连续变化,带宽超过73MHz,具有良好的线性度。 展开更多

关键词 可变增益放大器 延迟式控制 BICMOS 宽动态范围

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