低功耗恒定带宽可编程增益放大器的设计

　摘 要： 随着无线智能终端功能的不断丰富，可穿戴设备、无线传感器网络、无线手持终端等得到了快速发展，如何降低射频收发机的功耗成为了越来越突出的问题。作为射频收发机重要模块的可变增益放大器，其电路设计的好坏往往直接决定了射频接收机的总体性能，在此研究并设计一种低功耗恒定带宽可编程增益放大器，该可编程增益放大器主要由2个Gm跨导单元、压控电流衰减器以及电阻阵列构成。采用两个高线性度Gm跨导单元有效减小芯片面积和功耗，并且增益变化不会导致带宽变化。在TSMC 130 nm CMOS工艺下进行了后仿真验证，实验结果显示该可编程增益放大器在1.2 V电源电压下以400 μA的电流消耗实现了增益调节范围0～40 dB，增益连续调节，线性度OIP3为18.84 dB，性能良好。
　　关键词： 可编程增益放大器； 恒定带宽； 低功耗； 射频收发机
　　中图分类号： TN710?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2015）12?0126?03
　　0 引 言
　　可变增益放大器（VGA）作为一个重要的模拟电路模块，在医疗设备、无线通信设备、助听设备以及磁盘驱动等设备中有着广泛应用[1]。可变增益放大器根据增益控制信号为模拟信号还是数字信号，可以分为模拟信号控制的可变增益放大器和数字可编程增益放大器（PGA）。随着现代集成电路的发展，越来越注重于依靠数字电路高集成度、低功耗的特点来辅助设计模拟电路，所以PGA逐渐成为了可变增益放大器的主流研究方向。本文在介绍可变增益放大器工作原理的基础之上，基于TSMC 130 nm CMOS工艺设计了一种低功耗可变增益放大器，并提取寄生参数进行了后仿真验证，结果显示该PGA在1.2 V电源电压下消耗400 μA电流，实现增益调节范围为0～40 dB，增益连续，线性度OIP3为18.84 dB，性能良好。
　　4 结 语
　　本文基于TSMC 130 nm CMOS工艺设计了一种低功耗恒定带宽PGA电路，并进行了版图设计和后仿真验证，充分考虑了实际流片后存在的寄生问题，结果显示本文所设计的可变增益放大器实现了0～40 dB的增益调节范围，线性度良好，OIP3达到18.84 dB，在1.2 V电源电压下，电流消耗仅为400 μA。
　　参考文献
　　. IEEE Transactions on Circuits and Systems I ， 2012， 59（10）： 2176?2185.
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　　[5] SAINT C， SAINT J.集成电路掩模设计：基础版图技术[M].北京：清华大学出版社，2006.