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随着通讯系统不断发展,人们对通信系统提出了小型化、便携及高性能的要求。为了满足这些要求,集成电路应势而生。在现有的集成电路制造技术中,硅基工艺因其低成本,低功耗以及不断提升的速度而备受瞩目。可变增益放大器(Variable Gain Amplifier),简称VGA,即放大器的增益会随着外加控制的变量(比如电压或者电流等)的变化而产生变化。它被广泛用在医疗器械,电子通讯系统,助听器,磁盘驱动还有无线通信的接收发射机模拟前端等许多方面。其中在收发机里的应用最受关注,收发机为了稳定地放大收到的不同幅度大小的信号,需要自动增益控制环路,而自动增益控制环路里很重要的电路部分就是可变增益放大器。可变增益放大器决定了整个自动增益控制环路的整体工作状态。其主要指标为增益变化范围、增益步长、dB线性、功耗、带宽、线性度和噪声等等。本文介绍了可变增益放大器的国内外发展情况和可变增益放大器的分类,还对其各项指标做了详细的阐述和举例说明。然后对可变增益放大器设计结构作了概述,分别介绍了常用的两种结构,开环结构和闭环结构。本文主要设计了两个基于硅基工艺下的可变增益放大器,为了方便系统使用,两者均采用数字控制的方式来控制其增益变化。第一个可变增益放大器是基于SiGe BiCMOS工艺下设计的具有dB线性的数字控制的可变增益放大器,该可变增益放大器通过工艺下的三极管完成dB线性的构造,首次提出了基于三极管本身所具有的内在指数特性完成的指数电流转换器电路,通过指数电流转换器使线性变化的电流转变为有指数特性的电流。另外,基于该设计原理的分析对各种构造dB线性的方法进行了总结。最后通过该VGA的原理图、版图以及版图的后仿结果可知,其增益变化范围达到27dB,增益误差小于1 dB,具备了良好的dB线性。该可变增益放大器的-3 dB带宽达到了5 GHz。本文另一个重点是基于CMOS工艺设计的数控可变增益放大器。该VGA基于MOSFET晶体管的亚阈值区域特性完成了dB线性的构造。通过Cadence Virtuoso软件完成原理图设计和仿真以及绘制版图的工作,该可变增益放大器的增益变化范围为-7.7 dB到15 dB,其-3 dB带宽可达1 GHz。另外由于本设计工作在亚阈值区域,该可变增益放大器具有低功耗的优点,其核心模块的功耗约为0.72 mW。两个可变增益放大器的数字控制方式都由开关电路部分完成,使数字控制电路简单方便,有利于减小电路面积、降低成本及功耗。