A 0.8–3GHz RF-VGA with 35dB dynamic range in 0.13μm CMOS* Qin Xi(秦希), Huang Xingli(黄杏丽), Qin Yajie(秦亚杰), Hong Zhiliang(洪志良)?

本文提出了一种使用0.13μm CMOS工艺实现的宽带可变增益放大器（VGA）结构。为了优化该VGA的噪声性能,一个具有15dB固定增益、采用有源反馈结构的预放大器被用来作为第一级,之后采用级联的改进型Cherry-Hooper放大器提供增益调节,双反馈环路在这里被用来扩展Cherry-Hooper放大器的带宽。负容性中和和电容源极退化技术分别被用来进行密勒效应补偿和直流失调取消。测试结果显示,该VGA达到35dB增益调节范围,其高端3dB带宽大于3GHz,在最低增益时,1dB压缩点为-29dBm,在最高增益时,噪声系数达到9dB。该VGA（不包括输出缓冲器）在1.2V电源电压下消耗32mW功率,占用芯片面积为0.48mm₂。     

一种输出电压可编程的闭环CMOS VGA的设计

利用SMIC0．18μm COMS混合工艺,针对无线通信系统中的信号接收机,设计了一个能够工作在40MHz频带内的中频闭环可变增益放大器VGA,它包括可编程的输出电压和数字化的自动增益控制AGC电路。可编程的输出电压使得该VGA能够很好的适应不同应用方案下的动态范围要求,通常情况下,AGC电路依靠DSP基带芯片实现,然而,这里重点讨论从DSP芯片分离出来的数字AGC电路,独立的AGC电路使得VGA和DSP可以各自集中精力于自己的工作,降低部件相关性。该闭环VGA具有20dB增益调整范围。可编程输出AC电压峰峰值Vp-p,能够以每50mV为一档从100mV编程到300mV。     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器,电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调,同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化,芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430-2330MHz,增益调节范围为-3.3-9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm。     

宽带CMOS可变增益放大器的设计

采用TSMC 0.18μm RF CMOS工艺设计实现了一种对数增益线性控制型的宽带可变增益放大器.电路采用两级结构,前级采用电压并联负反馈的Cascode结构以实现良好的输入匹配和噪声性能;后级采用信号相加式电路实现增益连续可调.同时本文设计了一种新型指数控制电压转换电路,解决了射频CMOS电路中,由于漏源电流与栅源电压通常不为指数关系而造成放大器对数增益与控制电压不成线性关系的难题,实现了可变增益放大器的对数增益随控制电压呈线性变化.芯片测试结果表明,电路在1.8V电源电压下,电流为9mA,3dB带宽为430～2330MHz.增益调节范围为-3.3～9.5dB,最大增益下噪声系数为6.2dB,最小增益下输入1dB压缩点为-9dBm.     

飞兆半导体推出1200V／15A NPT-Trench IGBT

美国模拟器件公司ADI近日发布了一款具高增益和带宽的直流（DC）耦合可变增益放大器（VGA）——AD8336。AD8336支持-55℃～＋125℃扩展工业温度范围和±3V～±12V工业和仪器仪表应用采用的电压范围的VGA。AD8336VGA适合高电压和宽温度范围的应用，它在60dB的增益范围内提供100MHz的带宽。AD8336的输入端包含一个电压反馈的运算放大器。前置放大器的标称增益为4倍（12dB），如果降低带宽可以获得20倍（26dB）增益。     

增益可调的射频宽带放大器设计

本文以程控增益调整放大器AD603为核心,前后级均采用电流负反馈型超高速宽带放大器THS3001构成射频宽带放大器,前级结合拨动开关调节电压增益,后级为2倍的固定增益,且有较大的带负载能力,实现了通频带为0.1MHz~20MHz的射频宽带放大器。通过精准的电位器来控制电压的方式实现电压增益的连续可调。整个系统可实现增益-10dB到40dB的连续可调。     

11GHz CMOS环形压控振荡器设计

设计了一种全差分高速环形压控振荡器（VCO）．该VCO有三级,每一级的增益是快慢通路增益的矢量叠加和,快慢通路的增益由底部电流源决定,差分控制电压通过镜像电流源控制快慢通路的各自电流,最终实现对振荡频率的调节．分析了VCO的工作原理及其相位噪声．电路采用TSMC公司0.18μm标准CMOS工艺制作．测试结果显示：芯片工作频率为10.88～11.72GHz,相位噪声为－101dBc/Hz@10MHz,输出信号抖动为3.8ps rms,在1.8V电源电压下的直流功耗约为75mW．该VCO可以应用于锁相环和频率合成器中．     

一种5~6 GHz宽带全集成CMOS低噪声放大器

采用55 nm标准CMOS工艺,设计并流片实现了一种应用于Wi-Fi 6(5 GHz)频段的宽带全集成CMOS低噪声放大器(LNA)芯片,包括源极退化共源共栅放大器、负载Balun及增益切换单元。在该设计中,所有电感均为片上实现;采用Balun负载,实现信号的单端转差分输出;具备高低增益模式,以满足输入信号动态范围要求。测试结果表明,在高增益模式下该放大器的最大电压增益为20.2 dB,最小噪声系数为2.2 dB;在低增益模式下该放大器的最大电压增益为15 dB,最大输入1 dB压缩点为-3.2 dBm。芯片核心面积为0.28 mm²,静态功耗为10.2 mW。     

一种64 GBaud双通道差分线性跨阻放大器

【目的】针对400 Gbit/s双偏振(DP)-16正交幅度调制(QAM)相干光接收机应用的核心线性跨阻放大器(TIA)实现问题。【方法】文章基于先进锗硅异质结双极型互补氧化物半导体(SiGe BiCMOS HBT)工艺实现了一种64 GBaud双通道差分线性TIA。芯片核心由两路完全相同的信号放大通道组成，以输入放大相干接收的I和Q分量。信号放大通道电路采用全差分电压并联负反馈结构作为核心TIA,采用两级差分可变增益放大器(VGA)级联结构实现进一步信号放大，单端输出阻抗50Ω的电流模逻辑(CML)缓冲器作为输出级。在输入两端，分别引入了独立的直流恢复(DCR)环路以消除输入信号直流分量及差分输出直流失调，并引入了全差分直流失调消除(DCOC)以消除工艺失配产生的输出直流失调，提高电路线性度。为了提高输入动态线性范围，引入了自动增益控制(AGC)电路以自动根据输入信号强度调节TIA跨阻及VGA增益，避免信号饱和失真；为了优化输出阻抗匹配，减小静电放电(ESD)二极管寄生电容影响，输出级采用了三端口桥式-T网络(T-Coil)电感峰化负载结构，以改善输出回损，提高带宽。芯片采用先进Si...     

基于0.18μm SiGe BiCMOS工艺的25Gb/s宽带可变增益放大器

介绍了一种基于0.18 μm SiGe BiCMOS工艺的,可应用于高速通信的25 Gb/s可变增益放大器(VGA).该放大器由核心电路、输出缓冲器和偏置电路组成,核心电路采用改进型Gilbert结构,增大了电路的增益动态范围;同时采用电感峰化技术克服大寄生电容来实现宽带特性.后仿真结果表明,该可变增益放大器的最大增益为20.15 dB,-3 dB带宽(BW)为26.8 GHz,可支持高达25 Gb/s的数据速率,在3.3 V电源电压下的功耗为26.4 mW,芯片大小为1 120 μm×1 167 μm.     

基于DDS技术的正弦交流信号源的设计

以设计和实现可以进行功率输出的正弦波信号源为目的,提出了一种基于DDS技术,以单片机为控制核心、AD9850芯片为频率合成器的正弦交流电流信号源的设计方法。该正弦交流电流信号源可以产生频率稳定且频率范围为1～100Hz,电流幅值可调的正弦电流信号,具有一定的带负载和功率输出能力。该产品创造性地运用单片机向D/A写入电压控制字的方式间接控制和改变AD公司生产的AD603芯片对正弦波信号电压幅值的增益,实现对于同一负载输出交变电流的有效值可调节的功能,为同类信号源产品的功能改进开辟了新的思路。     

下截止频率1.3～244Hz可调带通VGA设计

采用电压控制的伪电阻结构,设计了一款具有超低频下截止频率调节功能的带通可变增益放大器(VGA),由于该结构具有可调节超大的等效电阻和反馈电容使VGA的下截止频率可以调节.提出了一种改进的甲乙类运算跨导放大器(OTA)结构,采用新颖的浮动偏置设计,在满足高压摆率的条件下,有效提高共源共栅结构的电压输出范围.将伪电阻用于OTA的共模反馈,克服了阻性共模检测结构负载效应的问题.该VGA电路采用TSMC 0.18 μm标准工艺设计和流片,测试结果表明,1.2V电源电压下,其下截止频率调节范围为1.3～ 244 Hz,增益为49.2,44.2,39.2 dB,带宽为3.4,3.9,4.4 kHz,消耗电流为3.9 μA,共模抑制比达75.2 dB.     

基于单片机MSP430F449的宽带直流放大器设计

利用单片机MSP430F449设计宽带直流放大器。采用单片机MSP430F449作为宽带直流放大器的控制芯片,利用三级放大器级联的形式实现对输入小信号的放大。其中MSP430F449单片机来控制双路数模转换器TLV5638实现AD603的程控增益调节和整体后级放大模块引入的直流的软件补偿,并利用OPA847作为固定增益放大器。通过实验数据证明整个系统输出稳定,性能良好。该系统具有可行性和实用性。     

基于GaAs E/D PHEMT工艺的单片集成光接收芯片

设计并实现了一款适用于广电混合光纤同轴电缆网络(HFC)的高增益单片集成光接收芯片,该芯片主要包括跨阻放大器(TIA)、衰减器(VVA)和输出放大器三部分.跨阻放大器采用差分结构,相较于单端TIA提高了噪声性能,衰减器采用相位相消方式实现信号衰减,输出放大器为芯片补足增益并实现阻抗匹配.使用ADS仿真软件进行电路设计、版图设计、仿真验证,采用GaAs 0.25μm E/D PHEMT工艺进行了流片.测试结果表明,芯片实现了42 dB的最大增益,在0～3V控制电压下,0～28 dB的连续可调增益范围,工作频率为50 MHz～1 GHz,差分输入单端输出,输出负载为75 Ω,芯片面积1 412 μm×1 207 μm,芯片性能符合设计目标.     

L波段四通道发射电路芯片的设计与实现

基于有源相控阵雷达的应用,设计了一款四通道的发射芯片,适用于发射1.2～1.4 GHz的射频信号.电路设计采用直接上变频的结构,将低频的基带信号转换为射频信号.针对直接上变频输出谐波多和输出功率低的问题,采用高阶滤波器、窄带选频网络的双平衡混频器和多级可调电压增益放大器(VGA)并联形式的驱动放大器等技术,降低了输出谐波的幅度并提高输出功率.电路采用SMIC 0.13 μm CMOS工艺进行了设计仿真和流片,芯片面积为3.6 mm×3.4 mm.测试结果表明,四通道直接上变频发射芯片的发射功率可达15.4 dBm,动态增益不小于36.3 dB,通道隔离度不小于43.3 dB.芯片的功耗为837.6 mW.     

程控增益低噪声宽带直流放大器的设计

介绍了程控增益低噪声宽带直流放大器的设计原理及流程。采用低噪声增益可程控集成运算放大器AD603和高频三极管2N2219和2N2905等器件设计了程控增益低噪声宽带直流放大器,实现了输入电压有效值小于10mV,输出信号有效值最大可达10V,通频带为0～8MHz,增益可在0～50dB之间5dB的步进进行控制,最高增益达到53dB,且宽带内增益起伏远小于1dB的两级宽带直流低噪声放大器的设计。     

芯片级原子钟专用射频模块设计

为进一步实现原子钟的低功耗、微型化,设计了一种用于85Rb原子钟的专用射频模块芯片。该芯片采用了交叉耦合差分结构,利用串联的平面集成螺旋电感达到3 GHz的输出频率,同时采用了累积型MOS变容管,实现控制电压对于输出频率的单调调节。最终对设计芯片进行了仿真测试,并完成了流片与封装,基本达到了设计指标。     

一种K频段4通道高精度有源移相器

基于130 nm 双极型晶体管与互补金属氧化物半导体（Bipolar and Complementary Metal Oxide Semiconductor,BiCMOS）工艺,采用矢量合成架构的高精度移相器架构,提出了一款满足5G与民用卫星通信应用需求的K频段4通道高精度有源移相器。在移相器输入端和输出端,为了实现单端信号与差分信号的互相转换,同时为信号链路提供一定的增益,采用了有源巴伦结构。为了以更小的芯片面积实现差分信号到4路I/Q正交信号的转换,采用了折叠朗格耦合器;为了实现高精度的相位调节控制,采用了有源矢量合成器。芯片实测结果表明,在18~22 GHz的带宽内,各通道小信号增益在-3~-2 dB之间,增益平坦度小于1 dB,在-45 ℃~85 ℃之间增益波动小于3.5 dB,6位移相器移相误差均方根（Root Mean Square,RMS）小于2.5°。芯片尺寸为2.68 mm×2.5 mm。     

宽带电台中的CMOS自动增益控制设计

自动增益控制(AGC)环路能够实现对输出信号幅度的精确控制,是射频接收器中不可或缺的一部分。提出了一种用于射频宽带电台中的自动增益控制环路。针对自动增益控制环路,从可编程增益放大器(PGA)、可变增益放大器(VGA)和峰值比较器3个角度论述了电路结构和设计方法。对AGC的功能实现和性能指标进行了仿真分析。仿真结果表明,该自动增益放大器在0.13μm互补型金属氧化物半导体(CMOS)工艺下,具有80 d B动态范围,增益步进为1 d B。     

增益可控射频放大器

本系统基于压控对数放大器设计,由前级放大模块,中级放大模块,后级放大器模块,衰减器模块,键盘及显示模块组成.具有宽带手动连续调节功能.在前两级放大中,由宽带放大器0PA847实现10倍固定增益放大,输出放大一定倍数的电压,经后级由0PA695实现10倍放大,末级由衰减器模块进行衰减,达到12～60dB增益范围可调,衰减器HMC307的使用方便了增益控制,可以手控.系统采用屏蔽盒进行电磁屏蔽,提高稳定性和抗干扰能力.经测试,系统达到了题目所设定的所有指标.