寬幅CMOS可編程增益放大器研究.pdf

1、對(duì)于CCD圖像處理系統(tǒng)，可變?cè)鲆娣糯笃鳎╒GA）是CCD處理器中模擬前端（AFE）電路的一個(gè)重要組成模塊?；贑MOS工藝的VGA可以用來(lái)在不同環(huán)境下設(shè)置不同增益值，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍并且穩(wěn)定輸出信號(hào)功率，提供一個(gè)恒定輸出擺幅信號(hào)給后級(jí)模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）電路。VGA處于CCD系統(tǒng)的模擬前端電路，需要處理的CCD信號(hào)擺幅較大，寬幅高線性是本論文的一個(gè)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。另外基于AGC系統(tǒng)，要求VGA的增益控制特性是呈dB線性，所以寬范圍dB

2、線性是本論文設(shè)計(jì)的另一重要指標(biāo)。
　　基于CCD系統(tǒng)為應(yīng)用背景，本文首先提出了一款寬幅CMOS可編程增益放大器，可以處理輸入擺幅為0~2V的離散信號(hào)或連續(xù)信號(hào)，并將其放大到滿(mǎn)擺幅為2V輸出信號(hào)供給后級(jí)ADC進(jìn)行處理，有效位數(shù)達(dá)到15.81位。該P(yáng)GA主要由四大部分組成：電壓鉗位電路、源極跟隨電路、R-2R電阻衰減網(wǎng)絡(luò)以及固定增益值放大器。其中設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要在于固定增益放大器中高性能三級(jí)運(yùn)放的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，并且引入了電流鏡補(bǔ)償和共源共柵

3、補(bǔ)償兩種補(bǔ)償方法使得運(yùn)放工作穩(wěn)定。本設(shè)計(jì) PGA基于 SMIC0.18μm1P6M CMOS工藝，電源電壓3V下，實(shí)現(xiàn)了42dB增益變化范圍（-1.08~41.06dB），增益步長(zhǎng)為6dB，-3dB帶寬不隨增益變化，達(dá)到114.58MHz。
　　對(duì)于AGC系統(tǒng)中VGA的增益控制呈dB線性，提出了一款寬范圍CMOS開(kāi)環(huán)VGA。VGA主要有三大部分：指數(shù)函數(shù)控制電路、可變?cè)鲆骐娐芬约肮材７答仯–MFB）電路。其中指數(shù)函數(shù)控制電路是利用

4、新型指數(shù)近似方程式擬合構(gòu)造CMOS控制電路，明顯提升了dB線性范圍，增益可變電路則基于負(fù)載和跨導(dǎo)同時(shí)改變結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。同樣基于SMIC0.18μm1P6M CMOS工藝，電源電壓3V下，VGA仿真結(jié)果為增益值-30dB~32dB連續(xù)變化， dB線性增益范圍達(dá)到62dB，且誤差在±3dB之內(nèi)， VGA輸入1dB壓縮點(diǎn) IP1dB為-20.79~8.72dBm以及電路-3dB帶寬變化從269.6MHz（最大增益32dB處）到2.609GHz（最