一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器技术方案

本发明专利技术提供了一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，所述可编程增益放大器包括多个可编程增益放大电路和应用于发射端的输出缓冲级，所述可编程增益放大电路之间以及可编程增益放大电路与应用于发射端的输出缓冲级之间以交流耦合方式连接；每一可编程增益放大电路的信号输出端连接下一个可编程增益放大电路的信号输入端，最后一个可编程增益放大电路的信号输出端连接所述应用于发射端的输出缓冲级的信号输入端。本发明专利技术实施例所述的可编程增益放大器可以提供较大的增益调节范围，且可以满足线性度和带宽的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路设计
，更具体的说是涉及一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器。
技术介绍
随着通信技术的发展，无线通信已经进入高速数据传输时代，更宽的频带将有效提高数据传输效率，因此超宽带通信技术成为无线通信系统中的研究重点。无线通信系统中的发射机是用于将信号按照一定频率发射出去的装置，在通信系统中通过发射机的射频前端调制发送信号。射频前端通常包括可编程增益放大器、滤波器或者基带处理电路等基本电路结构，其中，可编程增益放大器用于通过调节自身的增益来调节信号的强度，以输出恒定的信号。在超宽带通信系统中，需要极宽的带宽传送信息，可编程增益放大器作为射频前端中的一个非常重要的模块，它的性能对整个射频前端的性能有至关重要的影响，特别是在用于调节输出信号的发射端，需要一个高带宽、高线性度和增益调节范围较大的放大器。但是现有的可编程增益放大器通常为开环电路结构，虽然在一定程度上可以满足带宽和线性度的要求，但是由于开环结构的限制，可编程增益放大器可实现的增益很小，因此其增益可调范围也较小，不能满足超宽带通信系统对增益的要求。因此目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是如何能够创新的提出一种放大器结构，以解决通信系统发射端的可编程增益放大器增益调节范围较小，且不能同时满足高带宽和高线性度的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，用以解决现有的可编程增益放大器增益调节范围较小，且不能同时满足高带宽和高线性度的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，包括多个可编程增益放大电路和应用于发射端的输出缓冲级，其中，所述可编程增益放大电路之间以及可编程增益放大电路与应用于发射端的输出缓冲级之间以交流耦合方式连接；每一可编程增益放大电路的信号输出端连接下一个可编程增益放大电路的信号输入端，最后一个可编程增益放大电路的信号输出端连接所述应用于发射端的输出缓冲级的信号输入端。优选地，所述多个可编程增益放大电路为结构相同的电路结构，每一可编程增益放大电路为结构对称的全差分电路结构，包括两个结构相同的差分支路，其中每一差分支路分别包括连接信号输入端的共源极结构的差分输入级和连接信号输出端的共源极结构的差分输出级，所述差分输入级和所述差分输出级之间连接有开关电容阵列，并连接有反馈电阻形成闭环反馈结构；一差分支路的差分输入级和另一差分支路的差分输入级之间通过开关电阻阵列相连，形成源简并结构。优选地，所述开关电容阵列由η个电容开关串并联组成，所述电容开关串由电容和开关串联组成；所述开关电阻阵列由η个电阻开关串并联组成，所述电阻开关串由两个电阻和开关串联组成，其中，η为正整数。优选地，所述差分输入级包括差分输入晶体管、偏置电流晶体管和第一电流源负载晶体管，所述差分输入晶体管栅极连接信号输入端，其源极与偏置电流晶体管漏极相连，其漏极与电流源负载晶体管漏极相连；所述偏置电流晶体管源极连接电源电压，其栅极连接偏置电压；所述电流源负载晶体管源极接地，其栅极连接偏置电压；所述差分输出级包括共源晶体管和第二电流源负载晶体管，所述共源晶体管漏极与第二电流源负载晶体管漏极相连，并连接信号输出端，其栅极连接第一电流源负载的漏极，其源极接地；所述第二电流源负载晶体管栅极连接偏置电压，其源极接电源电压；所述开关电容阵列连接在差分输入晶体管漏极和共源晶体管漏极之间；所述反馈电阻连接在差分输入晶体管源极和第二电流源负载晶体管漏极之间。所述开关电阻阵列连接在两个差分支路中的两个差分输入晶体管的源极之间。优选地，所述差分输入晶体管和偏置电流晶体管为PMOS晶体管，所述第一电流源负载晶体管为NMOS晶体管，所述共源晶体管为NMOS晶体管，所述第二电流源负载晶体管为PMOS晶体管。优选地，所 述应用于发射端的输出缓冲级为结构对称的全差分电路结构，每一差分支路包括第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管，其中，所述第一晶体管栅极连接一信号输入端，其源极与第二晶体管漏极相连，其漏极与第三晶体管漏极相连并连接一信号输出端；所述第二晶体管源极接电源电压，其栅极连接偏置电压；所述第三晶体管的栅极和漏极相连形成二极管形式，其源极接地；一差分支路中第一晶体管源极和另一差分支路的第一晶体管源极之间通过串联连接的两个源简并电阻相连。优选地,所述第一晶体管和第二晶体管均为PMOS晶体管,所述第三晶体管为NMOS晶体管。优选地，放大电路的信号输出端通过一对差分隔直电容连接下一个放大电路的信号输入端，最后一个放大电路的信号输出端通过一对差分隔直电容连接输出缓冲级的信号输入端。优选地，所述可编程增益放大器具体包括五个所述可编程增益放大电路。优选地，所述可编程增益放大器中的四个可编程增益放大电路增益变化范围相同，且所述四个可编程增益放大电路的增益调节步长大于另一个可编程增益放大电路的增益调节步长。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，所述可编程增益放大器包括多个可编程增益放大电路，并以级联形式连接，每一可编程增益放大电路均可提供一增益调节范围，因此多个所述可编程增益放大电路级联即可提高整个放大器的增益调节范围。且所述可编程增益放大电路可以采用全差分形式的源简并共源放大电路结构，源简并结构提高了线性度。另外，所述可编程增益放大电路形成闭环反馈结构，增益取决于反馈电阻和源简并电阻的比值，带宽取决于反馈电阻和补偿电容的乘积，其中源简并电阻和补偿电容均可以采用开关阵列形式，通过控制不同开关，选择不同的源简并电阻和补偿电容即可实现增益的控制，保证了增益变化的同时带宽不变。且每一放大电路只需提供较小的增益即可，因而避免了增益较大时而影响放大器线性度的问题，满足了高带宽、高线性度和增益调节范围大的要求。另外，本专利技术可编程增益放大器采用应用于发射端的输出缓冲级，使得该放大器能够驱动发射端负载。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器的一个实施例的电路结构意图；图2为本专利技术可编程增益放大器中放大电路一个实施例的电路结构示意图；图3为本专利技术可编程增益放大器中放大电路等效电路结构示意图；图4为本专利技术可编程增益放大器中应用于发射端的输出缓冲级的电路结构示意图。具体实施例方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例公开了一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，所述可编程增益放大器采用多个可编程增益放大电路级联连接组成，每一可编程增益放大电路均可提供一增益调节范围和较高的带宽、较高的线性度，多个放大电路级联即可提高整个放大器的增益调节范围，并同时保证带宽和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，其特征在于，包括多个可编程增益放大电路和应用于发射端的输出缓冲级，其中，所述可编程增益放大电路之间以及可编程增益放大电路与应用于发射端的输出缓冲级之间以交流耦合方式连接；每一可编程增益放大电路的信号输出端连接下一个可编程增益放大电路的信号输入端，最后一个可编程增益放大电路的信号输出端连接所述应用于发射端的输出缓冲级的信号输入端。

【技术特征摘要】
1.一种应用于通信系统发射端的可编程增益放大器，其特征在于，包括多个可编程增益放大电路和应用于发射端的输出缓冲级，其中， 所述可编程增益放大电路之间以及可编程增益放大电路与应用于发射端的输出缓冲级之间以交流耦合方式连接；每一可编程增益放大电路的信号输出端连接下一个可编程增益放大电路的信号输入端，最后一个可编程增益放大电路的信号输出端连接所述应用于发射端的输出缓冲级的信号输入端。2.根据权利要求1所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述多个可编程增益放大电路为结构相同的电路结构，每一可编程增益放大电路为结构对称的全差分电路结构，包括两个结构相同的差分支路，其中 每一差分支路分别包括连接信号输入端的共源极结构的差分输入级和连接信号输出端的共源极结构的差分输出级，所述差分输入级和所述差分输出级之间连接有开关电容阵列，并连接有反馈电阻形成闭环反馈结构； 一差分支路的差分输入级和另一差分支路的差分输入级之间通过开关电阻阵列相连，形成源简并结构。3.根据权利要求2所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述开关电容阵列由η个电容开关串并联组成，所述电容开关串由电容和开关串联组成；所述开关电阻阵列由η个电阻开关串并联组成，所述电阻开关串由两个电阻和开关串联组成，其中，η为正整数。4.根据权利要求2或3所述的可编程增益放大器，其特征在于，所述差分输入级包括差分输入晶体管、偏置电流晶体管和第一电流源负载晶体管，所述差分输入晶体管栅极连接信号输入端，其源极与偏置电流晶体管漏极相连，其漏极与电流源负载晶体管漏极相连；所述偏置电流晶体管源极连接电源电压，其栅极连接偏置电压；所述电流源负载晶体管源极接地，其栅极连接偏置电压； 所述差分输出级包括共源晶体管和第二电流源负载晶体管，所述共源晶体管漏极与第二电流源负载晶体管漏极相连，并连接信号输出端，其栅极连接第一电流源负载的漏极，其源极接地；所述第二电流源负载晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣，张海英，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：