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可变增益放大器是自动增益控制系统中的核心电路,广泛应用于各种电子系统中。随着混合模拟信号的频率不断提高,已经进入吉赫兹频段,对于可变增益放大器带宽的要求也越来越苛刻。而目前,不管是发表的论文,还是商用的芯片还很少有上吉赫兹带宽的可变增益放大器。论文通过比较各种可变增益放大器的实现方法和性能,结合带宽扩展技术设计了两款宽带的可变增益放大器。论文首先采用SMIC0.13μmCMOS工艺设计的应用于IR-UWB系统的可变增益放大器,带宽为4.2～4.8GHz,各种条件下的最高增益约为40dB,且在0～40dB范围内可调。核心放大器采用的是经过改进的Cherry-Hooper放大器结构,不但避免了添加直流失调反馈电路的必要,同时还采用了中和电容等先进的带宽扩展技术使得系统满足带宽要求。考虑到工艺的偏差对带宽的影响,设计时在输出端加入了一个电容阵列实现中心频率可调。电路中还添加了温度补偿电路,让整个VGA在0～75℃温度范围内的最高增益偏差从7dB降低到1.7dB。最后,论文采用TSMC 0.18μm SiGe BiCMOS工艺设计了一个可以工作在DC-2GHz,增益可以在-0.93～39.19 dB范围内每2dB可调的超宽带可变增益放大器,可应用于要求严格的测试仪器当中。通过研究各种带宽扩展技术,增益控制技术,最终确定了一种可以实现平衡噪声和输入动态范围的系统结构。在核心放大器的设计上,采用先进的电流反馈型技术实现了较好的带内特性。由于是闭环的放大器,增益精度由无源电阻的比值决定,较为准确。配合使用无源衰减器,使得增益控制精确。在设计的过程中充分考虑了工艺偏差的问题。考虑到了直流失调,为了降低对主电路的影响,加入了数字直流失调校准技术。同时,对于电流反馈型放大器提出了新颖的极点补偿原理,加入的电容阵列可以调节放大器的带宽。使得流片后可以数字校准,提高可靠性和成功率。目前,这款VGA已经完成了版图的设计,准备流片测试。