高精度可变增益放大器的研究与设计

为了实现可变增益放大器高精度及大动态范围的优势,基于GaAs 0.25μm pHEMT工艺,设计了一款工作在0.1～4.0 GHz并行控制的可变增益放大器。放大器由数控衰减器和射频放大器组成。数控衰减单元采用桥T型结构和电平转换电路来实现;正压控制衰减电路简化了电路结构,提高电路可靠性;改进型并联电容补偿衰减结构改善大衰减态高频衰减精度;射频放大器电路采用并联电阻负反馈的共源共栅（Cascode）结构,实现了高增益平坦度和大动态范围。测试结果显示,在工作频带内,可变增益放大器的增益可达20 dB以上、平坦度在1.5 dB以内,可变增益范围为0～31.5 dB、衰减步进0.5 dB,输出三阶交调点最高可达39 dBm,端口回波损耗均小于-15 dB。     

四通道数控增益电荷放大器的研制

本文通过对数控电荷放大器电路的介绍，详细阐述了运用梯形电阻反馈网络的方法进行低频响应的设计方法，使用D／A转换器实现数控增益功能的方法。     

新型多路数控增益放大器

介绍了一种新型多路数控增益放大器。该放大器具有8路模拟信号输入通道,采用3位数字信号控制通道位;每个通道均具有256级增益控制,采用8位数字信号控制放大倍数;输入信号采用绝对值处理电路,具备极性判别信号输出。采用多芯片微组装技术实现,体积小、重量轻,可用做小型微机处理电路的模拟接口芯片。简要介绍了基于该放大器的某设备控制与保护系统的应用示例。     

程控放大器的研制

本文通过对程控放大器的介绍，详细阐述了一种数控增益程控放大器的实现方法。     

一个高抗干扰数字自动控制增益的声发射监测系统

工业现场工况监测常常面临两个主要问题：微弱检测信号需要根据实时状况自动变增益放大;在恶劣强电磁场环境下,检测信号能否屏蔽掉绝大部分干扰,传递到计算机进行进一步处理。针对这两个问题,开发了一个高抗干扰数字自动控制增益的声发射监测系统,可适合于强电磁场环境,自动地调整前置放大器的增益。该系统包含一种大动态变化范围的新型数控可变增益放大电路、电源管理电路、模拟信号光纤传输电路和数字信号光纤传输电路。介绍了系统结构、电路原理及实验结果。     

数控功率放大器的设计与实现

介绍了数控功率放大器的设计与调试结果。该数控功率放大器的作用在于对前级电路产生的信号进行转换、滤波、功率放大等处理,将其转换为换能器所需的大功率正弦信号,并通过Pc机在外部控制其放大增益。该电路以单片机、集成6阶Butterworth低通滤波芯片以及大功率运算放大器为核心,通过标准RS-232接口与PC进行通信,具有信号放大增益实时可调、对干扰信号具有良好的抑制作用等优点。经调试,该电路工作稳定,输出波形无失真,在输出功率、放大增益以及波纹系数等方面均满足设计要求。     

程控增益放大器的实现方法

概述了程控增益放大器的基本原理，总结了当前程控增益放大器电路的实现方法及其特点。     

基于GaAs pHEMT的1.0～2.4 GHz放大衰减多功能芯片

基于0.25 μm GaAs赝高电子迁移晶体管(pHEMT)工艺,研制了一种1.0～2.4 GHz的放大衰减多功能芯片,该芯片具有低噪声、高线性度和增益可数控调节等特点。电路由第一级低噪声放大器、4位数控衰减器、第二级低噪声放大器依次级联构成,同时在片上集成了TTL驱动电路。为获得较大的增益和良好的线性度,两级低噪声放大器均采用共源共栅结构(Cascode)。测试结果表明,在1.0～2.4 GHz频带范围内,该芯片基态小信号增益约为36 dB,噪声系数小于1.8 dB,输出1 dB压缩点功率大于16 dBm,增益调节范围为15 dB,调节步进1 dB,衰减RMS误差小于0.3 dB,输入输出电压驻波比小于1.5。其中放大器采用单电源+5 V供电,静态电流小于110 mA,TTL驱动电路采用-5 V供电,静态功耗小于3 mA。整个芯片的尺寸为3.5 mm×1.5 mm×0.1 mm。     

基于分档切换的射频宽带放大器的设计

针对现行的增益放大器对于低频10M赫兹和高频段的放大特性不能满足增益的一致性,同时每个增益放大器都需级联才能满足0~60d B可调,但级联会产生指标的降低的问题,文中提出一个射频宽带增益放大器。其高频段模块电路是由输入电路、三级16d B放大电路和四选一切换器、增益可调放大器和输出驱动电路组成的模拟电路构成,系统控制模块以STC单片机为主,可完成增益设定、控制四选一切换器、增益可调电路等功能。测试结果表明文中提供的射频宽带放大器,相比传统的射频宽带放大器,在提供较低频段和高频段增益放大且提供增益一致性的同时,能够提供更高的线性度。     

一种高增益带宽积高摆率运算跨导放大器

运算放大器(OTA)是模拟和混合信号集成电路中重要的构成模块，在各类电路中有着广泛的应用，人们希望运算放大器能以低电源电压运行的同时保持高增益带宽积，这就对运算放大器的性能提出了一定的要求，对此，基于折叠式共源共栅结构提出了一种高增益带宽积高摆率的运算跨导放大器。该OTA基于0.18μm CMOS工艺设计，电路主要包含自适应偏置电路、反馈回路、折叠式共源共栅运算放大器等模块，利用自适应偏置电路代替差分输入对的尾电流源，提升动态电流和增益带宽积，通过反馈回路进一步提升电路性能。利用Cadence软件对电路进行仿真，仿真结果表明，在其他指标变化不大的前提下，该运放的增益带宽积和摆率相较于传统的折叠式共源共栅结构分别约提升了9倍和10倍。     

程控增益放大器和自动调整增益放大器的设计

在很多信号采集系统中都需要进行量程切换，最常用的方法就是调整放大器的增益，而且在很多场合需要软件来控制放大器增益，或者放大器能自动调整增益，本文结合一些新近推出的集成芯片，给出了实现这两种放大器的一些实用电路。     

一种采用增益增强方法的CMOS全差分运算放大器

设计了一种全差分、增益增强CMOS运算放大器。该放大器由三个折叠式共源共栅运算放大器组成，可用于12位40MHz采样频率的流水线A／D转换器。详细分析了折叠式共源共栅运算放大器中由增加增益增强电路产生的零极点对。该放大器在0.35μm CMOS工艺中开环增益为112dB，单位增益带宽为494MHz。     

宽带自动增益控制环路

宽带宽系统常常需要直流一高频自动增益控制（ＡＧＣ）电路来简化各种信号类型。尽管市场上有很多种高速ＡＧＣ部件，但是其工作带宽往往极宽，而且售价也不便宜，不适合当前的应用。本电路充分利用直流可变增益放大器技术，以用外部环路来实施ＡＧＣ电路。自动校平环路或增益控制环路很难实施，在改变增益时不可能不影响带宽。但是，高速单片可变增益放大器和高速电压反馈放大器可用来为连续波形信号实施一种高性能快速建立环路功能（参见附图）。同时，该环路能保持不受增益变化影响的增益带宽。该电路在正向通道采用一种可变增益放大器（…     

一种增益可控音频前置放大器电路的设计

设计了一种基于0.5μm CMOS工艺的增益可控音频前置放大器电路。该电路采用直流音量控制方式控制前置放大器的增益,进而实现整体音频放大器的音量控制。外部输入的直流模拟电压经过片内模数转换器转换成数字控制信号,控制前置放大器的输入电阻与反馈电阻的比值,从而实现前置放大器的增益控制。该放大器能够实现32档的音量控制范围,增益从-50 dB变化到25 dB,电路版图面积为1.2 mm×0.8 mm。     

全差分增益提高运算放大器的分析与设计

通过增益提高技术,一个全差分增益提高套筒式共源共栅运算放大器被提出和设计。该运算放大器得主运算放大器是由全差分套筒式共源共栅放大器构成,并带有一个开关电容共模反馈电路。而增益提高放大器是由全差分析叠式共源共栅放大器构成,它的共模反馈电路是连续时间反馈电路。该运算放大器采用中芯国际0．35μmixed-signal CMOS工艺设计,运算放大器的直流增益可达到129dB,而单位增益频率为161MHz。     

低功耗、高线性度的电流模可编程增益放大器

本文设计了一种电流模式下,带电流模直流失调消除（DCOC）电路的class-AB的可编程增益放大器。电路基于电流放大器,可以实现40dB的增益动态范围,增益步长为1dB。电流模可编程增益放大器由0.18-μm CMOS工艺实现,电路具有较宽的电流增益范围、较低的直流功耗和较小的芯片面积。放大器电路芯片面积为0.099μm2,在1.8V电压下静态电流为2.52mA。测试结果表明电路增益范围为10dB到50dB,增益误差为±0.40dB,OP1dB为11.80dBm到13.71dBm,3dB带宽为22.2MHz到34.7MHz。     

一种可植于软件无线电的低功耗可编程增益放大器

本文提出了一种新的技术,用于优化可编程增益放大器的带宽和功耗的关系。这个可编程增益放大器由三级级联的放大器组成,每一级放大器包括可变增益放大器和直流失调电压消除电路。在消除直流失调的电路中,高通的截止频率可从4 kHz到80 kHz变化。可编程增益放大器芯片使用0.13微米的工艺加工,测试结果表明增益可以从-5dB到60dB连续可调。在 60dB增益模式下,当带宽可从1MHz到10MHz变换,电路消耗的功耗为0.85mA到3.2mA,电源电压为1.2V。它的带内OIP3值为14dBm。     

程控增益放大器及其在电声系统中的应用

介绍了程控增益放大器三种电路实现方式，以及这几类电路在电声系统中的应用。     

一种高增益带宽CMOS全差分运算放大器的设计

介绍了一种采用折叠式共源共栅结构的高增益带宽全差分运算放大器的设计和实现,详细讨论了折叠式共源共栅放大器的电路结构、共源共栅偏置电路,以及开关电容共模反馈电路(SCCMFB).电路的设计基于CSMC 0.5μm DPTM 5V混合信号工艺.仿真结果表明,该电路在5V电源电压下具有64 dB直流开环增益、155 MHz单位增益带宽.通过在一款ADC电路中流片验证,该放大器达到设计指标要求.     

一种全差分增益自举运算放大器的设计

设计实现了一种具有高增益大带宽的全差分增益自举运算放大器,适用于高速高精度流水线模数转换器采保电路的应用.增益自举放大器的主放大器和子放大器均采用折叠共源共栅式全差分结构,并且主放大器采用开关电容共模反馈来稳定输出电压.该放大器工作在3.0 V电源电压下,单端负载为2pF,采用0.18Wn CMOS工艺库对电路进行仿真,结果显示该放大器的直流增益可达到112dB,单位增益带宽为1.17GHz.