电子信息技术

本发明公开了一种可编程增益放大装置，涉及集成电路放大装置技术领域。所述放大装置包括第一固定增益放大器、第二固定增益放大器、第一缓冲器、第二缓冲器、固定跨导匹配电路、可编程增益放大器、可变跨导匹配电路和频率调谐电路。所述放大装置的带宽/功耗可以在较宽的范围内进行配置，并且放大装置的增益变化时带宽保持不变，实现了带宽/功耗的优化配置。另外，本发明还采用频率调谐电路来控制放大装置的带宽，使得其带宽可以被精确控制。设计的可编程增益放大装置可以广泛应用于多标准移动终端的射频收发器系统。

可编程增益放大装置是移动终端射频收发器中不可或缺的电路，它负责调整接收信号的动态范围，使得进入后级模数转换器电路的信号幅度保持平稳，以保证模数转换器的正常工作。对于多标准的移动终端来说，接收到信号的带宽变化范围很大，如Bluetooth(650KHz)，CDMA2000(700KHz)，Wideband CDMA(2.2MHz)，IEEE802.a/g(10MHz)，IEEE802.11b(12MHz)，IEEE802.11n(20MHz)等。经过射频前端的下混频和中频的可编程滤波装置之后，进入可编程增益放大装置的信号带宽通常在一个很宽的范围内变化。从功耗的角度考虑，可编程增益放大装置没有必要时时提供一个最大的带宽，只需要能够覆盖相应的通信标准即可，功耗应该随着带宽的降低而减小。

近年来比利时鲁汶大学提出了一种应用于软件无线电的可编程增益放大装置，中科院半导体研究所随后对其进行了改进。可编程增益放大装置的带宽可以在一定范围内进行配置。但仍然存在如下的问题：1、对于某一确定的配置，可编程增益放大装置的带宽会随着增益的变化而变化，增益越高带宽越小，不同的增益消耗着同样的功耗。最高增益下的带宽需要覆盖某一通信标准信号的带宽，那么低增益下的带宽将会远远超出信号的带宽，从而造成了带宽和功耗性能的浪费，没有实现带宽和功耗的优化配置。2、可编程增益放大装置的带宽会随着工艺、温度等参数的变化而发生变化，为了克服这些参数对带宽的影响，设计的带宽必须较大的超出某一通信标准信号的带宽，从而功耗较大。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：使用第一固定增益放大器、第二固定增益放大器、开关S1和S2构成增益的粗调节部分，可编程增益放大器为增益的细调节部分，提高了增益调节的灵活性。第一固定增益放大器和第二固定增益放大器采用高带宽的开环结构，可编程增益放大器采用高线性度的闭环结构，增益放大装置的带宽和线性度均较高。

可编程增益放大器包括灵活运算放大器、电阻阵列、电阻阵列和译码器。灵活运算放大器包含多个以二值权重并联的可配置运算放大器，可配置运算放大器由多个以二值权重并联的可切换运算放大器组成，可切换运算放大器内部采用线性补偿电路来提高可编程增益放大器的线性度。第一电阻阵列由第一Ra_array和第一Rb_array组成，第二电阻阵列由第二Ra_array和第二Rb_array组成，且这两个电阻阵列的电阻值之和是一个常数。配合可变跨导匹配电路和频率调谐电路，可编程增益放大器的带宽可以在很宽的范围内进行精确配置，且对于确定的配置，带宽不随增益的变化而变化，而功耗会随着增益的降低而减小，有效的降低了低增益下的功耗，实现了带宽/功耗的优化配置。

可变跨导匹配电路包括可配置跨导单元、全差分放大器、放大器、编码器、偏置电路、电阻阵列。可配置跨导单元的输入跨导和电阻阵列的电导在较宽的范围内变化，且两者可以精确匹配，该匹配精度与集成电路工艺尺寸无关，消除了亚深微米下的短沟道效应，特别适合于当今的亚深微米集成电路工艺。

 第一固定增益放大器和第二固定增益放大器的电路结构相同，均包括全差分放大器、低通滤波器、减法器。全差分放大器采用开环结构，电路内部采用线性补偿电路来提高两个固定增益放大器的线性度。配合固定跨导匹配电路，两个固定增益放大器的增益是一个由电阻的比值确定的常数，该比值在集成电路工艺下可以被很好的控制。