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本文依据数字调谐芯片系统的要求以及目前可变增益放大器的主流技术,设计了一个增益动态范围为30dB、带宽为108MHz的CMOS可变增益放大器。其增益与控制电压成dB-线性的关系。所设计的可变增益放大器由模拟乘法器、指数控制电路和输出级放大电路三个主要模块组成。模拟乘法器是所设计的可变增益放大器的主体电路。在吉尔伯特单元的基础上,对其结构进行拓扑、改进。其功能是实现输入信号和控制信号的相乘。控制电路是可变增益放大器中的一个关键模块。其目的是为了产生一个具有指数性质的函数,用以控制模拟乘法器的增益,使其增益与控制电压成dB-线性的关系。本设计采用两种方法来构造这种具有指数性质的控制电路。一种方法是利用MOS管工作在弱反型层区的指数I-V特性;另一种方法是构造伪指数(1+x)/(1-x)电路来近似指数特性。输出级电路采用负反馈形式的电路,主要是放大模拟乘法器的输出信号,同时起到对整个电路的频率补偿作用,拓展VGA的带宽。
本设计电路基于Cadence平台,版图采用Chartered公司的0.25umN-wellCMOS2p5m工艺。仿真软件是Avant!公司的Hspice。