【摘 要】
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当前火热的物联网正推动着短距离无线通信传输快速发展,使得低功耗无线通信终端成为研究热点。随着CMOS工艺的进步,通过降低电源电压实现低功耗设计成为最直接有效的方式。可编程增益放大器作为无线通信接收链路的重要模块,担负着调节增益的任务。因此研究低电压可编程增益放大器具有重要意义。为解决低电压下可编程增益放大器的增益随工艺-电压-温度（Process-Voltage-Temperature,PVT）剧
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当前火热的物联网正推动着短距离无线通信传输快速发展,使得低功耗无线通信终端成为研究热点。随着CMOS工艺的进步,通过降低电源电压实现低功耗设计成为最直接有效的方式。可编程增益放大器作为无线通信接收链路的重要模块,担负着调节增益的任务。因此研究低电压可编程增益放大器具有重要意义。为解决低电压下可编程增益放大器的增益随工艺-电压-温度（Process-Voltage-Temperature,PVT）剧烈变化而降低接收链路解调性能的问题,论文提出了基于全局主从控制的抗PVT变化增益粗调级电路。增益粗调级主级电路选择电阻自偏置负载差分放大器,其结构简单、功耗低,并通过跨导自动调节单元构造与电阻倒数相关的跨导,最终将增益转化为两个电阻的比值。增益粗调级从级等比例复制主级电路,在低电压操作下实现了很好的抗PVT特性。与超级源跟随器方案相比,本设计在多级级联时更具有低功耗优势。设计了输出电压自适应调节电路确保增益粗调级主级电路中误差检测放大器在低电压下的正常工作。改进了跨导-跨阻型增益精调级,并通过Class-AB输出级提升低电压下电路的驱动能力。在整个设计中广泛使用主从结构自适应尾电流源,缓解电压裕度需求的同时提供很高的共模抑制比。经前后仿真验证后流片、测试,测试结果表明:低电压抗PVT可编程增益放大器在0.7V电压下能很好地实现增益放大及调节功能,其在12d B～60d B增益动态范围内以2d B增益步进,造成1.05d B的增益误差。整体接收链路的灵敏度可达到-95d Bm,满足应用要求。为解决测试时增益误差偏大的问题,提升交流耦合的抗PVT能力,对级联电路进行了设计优化,改进了传统的密勒电容型负反馈直流失调消除（Direct Current Offset Cancellation,DCOC）电路。仿真结果表明采用改进的负反馈DCOC增益粗调级放大器随工艺角的变化,其增益仅变化0.723d B。改进后的整体可编程增益放大器在0.7V电压下消耗0.71m W功耗,对低频小信号抑制能力达到-45d B,-0.5d B带宽上限频率f H达到4.75MHz,下限频率f L为341k Hz,抗PVT能力提升的同时带宽得到进一步扩大。
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