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在面向生物电子信号的系统中,通常需要对多路信号同时检测与处理。同时,被检测的信号会受到信源本身的强弱、传播路径不同等因素的影响,造成接收端检测到的信号存在很大的差别。因此,对一款具有多通道、高增益值动态范围且等效输入噪声较低的可变增益放大器VGA(Variable Gain Amplifier)的需求应运而生。本论文对多通道高动态范围低噪声的可变增益放大器的设计进行研究。文中首先对自动增益控制系统AGC(Automatic Gain Control)的工作原理与实现方案进行讨论,并确立采用可编程增益放大器PGA(Programmable Gain Amplifier)通过多级联合的方式完成本次VGA设计的实现方案。本次设计的VGA由粗调增益级与细调增益级两个部分组成。其中粗调增益级中包含放大增益级和衰减增益级两个部分,每个部分均由4个带源级负反馈电阻的全差分跨导增强型放大器级联而成,且粗调增益级的放大部分每级的增益值为15dB,衰减部分每级的增益值为-15dB。因此,放大器的粗调增益级能够在-60dB~60dB的增益范围内,实现步进值为15dB的增益值控制。细调增益级由电阻负反馈形式的闭环放大器实现,可以在0~15.5dB的增益值范围内,实现0.5dB步进值的精确控制。文中采用折叠式共源共栅的结构完成闭环运放的设计。然后,对系统中的逻辑控制部分进行研究。系统中使用1个4-16路译码器与控制开关管组合,完成对16路信号通道的选择;使用2个3-5路译码器与控制开关管组合,完成对9个粗调增益值的选择;使用1个5-32路译码器与控制开关管组合,完成对32个细调增益值的选择。在论文最后,完成系统版图的设计与后仿真。版图的总面积为3mm×1.6mm。该系统在TSMC0.18μm CMOS工艺下完成电路的搭建,并在Spectre仿真器下完成前、后仿真。后仿真结果表明,系统可实现的增益值控制范围为-60.4dB~74dB;基本实现0.5dB增益步进值的控制;电路在10Hz~30kHz的信号带宽内,等效输入噪声为8.43μV;三阶截点IP3(3rd order Intercept Point)的仿真结果为3.52dBm;单通道功耗为1.9mA。本次设计的16通道高动态范围低噪声可变增益放大器满足设计的指标要求。