低功耗恒定帶寬可編程增益放大器的設計

趙亮

摘 要： 隨著無線智能終端功能的不斷豐富，可穿戴設備、無線傳感器網絡、無線手持終端等得到了快速發展，如何降低射頻收發機的功耗成為了越來越突出的問題。作為射頻收發機重要模塊的可變增益放大器，其電路設計的好壞往往直接決定了射頻接收機的總體性能，在此研究并設計一種低功耗恒定帶寬可編程增益放大器，該可編程增益放大器主要由2個Gm跨導單元、壓控電流衰減器以及電阻陣列構成。采用兩個高線性度Gm跨導單元有效減小芯片面積和功耗，并且增益變化不會導致帶寬變化。在TSMC 130 nm CMOS工藝下進行了后仿真驗證，實驗結果顯示該可編程增益放大器在1.2 V電源電壓下以400 μA的電流消耗實現了增益調節范圍0～40 dB，增益連續調節，線性度OIP3為18.84 dB，性能良好。

關鍵詞： 可編程增益放大器； 恒定帶寬； 低功耗； 射頻收發機

中圖分類號： TN710?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）12?0126?03

0 引 言

可變增益放大器（VGA）作為一個重要的模擬電路模塊，在醫療設備、無線通信設備、助聽設備以及磁盤驅動等設備中有著廣泛應用[1]。可變增益放大器根據增益控制信號為模擬信號還是數字信號，可以分為模擬信號控制的可變增益放大器和數字可編程增益放大器（PGA）。隨著現代集成電路的發展，越來越注重于依靠數字電路高集成度、低功耗的特點來輔助設計模擬電路，所以PGA逐漸成為了可變增益放大器的主流研究方向。本文在介紹可變增益放大器工作原理的基礎之上，基于TSMC 130 nm CMOS工藝設計了一種低功耗可變增益放大器，并提取寄生參數進行了后仿真驗證，結果顯示該PGA在1.2 V電源電壓下消耗400 μA電流，實現增益調節范圍為0～40 dB，增益連續，線性度OIP3為18.84 dB，性能良好。

4 結 語

本文基于TSMC 130 nm CMOS工藝設計了一種低功耗恒定帶寬PGA電路，并進行了版圖設計和后仿真驗證，充分考慮了實際流片后存在的寄生問題，結果顯示本文所設計的可變增益放大器實現了0～40 dB的增益調節范圍，線性度良好，OIP3達到18.84 dB，在1.2 V電源電壓下，電流消耗僅為400 μA。

參考文獻

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