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随着电子和通信技术的发展,可变增益放大器(VGA)越来越广泛地应用在磁盘驱动电路、电视调谐器和无线通信系统等诸多领域,起着变化增益、调整信号动态范围和稳定信号功率的重要作用。为了实现低成本和单片化的数模混合集成电路,可变增益放大器的设计需要采用CMOS工艺。目前对可变增益放大器的研究向着低压低功耗、高线性度、宽增益动态范围、低失调以及优异的温度特性等方面发展。本文设计了一种具有较宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器,可用于低频和中频系统且增益连续可调。整体电路采用单级的方式实现,由VGA核心放大器模块、指数增益控制模块和缓冲器组成,具有310MHz的3dB带宽和62dB的增益dB线性范围,功耗5.82mW。本设计基于Cadence集成仿真环境下的SMIC 0.18μm CMOS工艺,电源电压1.8V,采用Hspice进行电路的仿真,利用Virtuoso Layout进行版图的设计工作。论文首先介绍了可变增益放大器的研究意义和发展趋势,然后对可变增益放大器的结构和原理进行总结,系统地归纳了在CMOS工艺中实现指数控制的方法,提出了本文的设计方案。根据改进的Gilbert单元结构设计了VGA核心放大器,这是实现增益可调的关键模块。重点分析和仿真两种具有提高带宽作用的有源负载,通过性能对比,选择带交叉耦合对的有源负载用于VGA核心放大器电路,实现了约320MHz带宽下超过70dB的增益可调范围。采用CMOS指数近似技术设计了一种具有约60dB指数控制范围的CMOS电压-电压指数控制电路,这是实现指数增益控制的关键模块。该电路基于参数修正的近似指数函数,提高了指数近似程度,获得了更宽范围的指数控制。结合VGA核心放大器和指数控制电路,实现了本文宽增益动态范围的CMOS可变增益放大器,并与部分参考文献对比,可以看出本设计的单级低功耗特点。最后对本文的可变增益放大器进行了版图设计。