射頻信號收發(fā)機芯片中的可變增益放大器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于射頻信號收發(fā)芯片中的可變增益放大器，特別適用于GPS和北斗寬帶射頻接收機中應用的單片集成射頻芯片。
【背景技術】
[0002]隨著射頻接收機接收的信號傳輸條件的不同，天線接收到的有效信號的功率會在一個很大的范圍內(nèi)變化，同時天線接收到的干擾的功率也有可能變化。
[0003]為了最終能夠解調(diào)天線接收到的信號，需要可變增益放大器電路將天線接收到的不同功率的所需信號放大到基帶模數(shù)轉換器量化所需的最優(yōu)功率。這樣可以最大程度的降低基帶模數(shù)轉化器引入的量化噪聲，從而為解調(diào)器提供最優(yōu)的信噪比，以達到最低的誤碼率。
[0004]高性能的可變增益放大器電路對實現(xiàn)高性能的射頻接收機非常重要:大動態(tài)范圍的可變增益放大器電路能夠提高射頻接收機的輸入信號動態(tài)范圍；低功耗的可變增益放大器電路能夠降低射頻接收機的總功耗；快速鎖定的可變增益放大器電路能夠幫助射頻接收機快速地切換頻道和適應變化的環(huán)境。
[0005]現(xiàn)有可變增益放大器控制精度較低，難以將天線接收到的不同功率信號放大到量化和解調(diào)所需的功率，且在接收過程中易受溫度影響，因此亟需提供一種能夠實現(xiàn)精確控制且適應各種環(huán)境的可變增益放大器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是主要是解決將天線接收到的不同功率信號放大到量化和解調(diào)所需功率的問題。本發(fā)明的可變增益放大器能夠應用于大動態(tài)范圍輸入信號的接收機和實現(xiàn)非常精確的增益步長控制，并且其受溫度的影響較小。
[0007]本發(fā)明的具體技術解決方案如下:
[0008]該射頻信號收發(fā)機芯片中的可變增益放大器包括至少一個低三位二進制可變增益放大單元，至少一個高兩位二進制可變增益放大單元，用于向低三位二進制可變增益放大單元、高兩位二進制可變增益放大單元提供使能信號和相同尾電流的偏置電路；正交兩路信號依次經(jīng)低三位二進制可變增益放大單元和高兩位二進制可變增益放大單元進行可變增益放大后輸出；或正交兩路信號依次經(jīng)高兩位二進制可變增益放大單元和低三位二進制可變增益放大單元進行可變增益放大后輸出。
[0009]若所述可變增益放大單元為兩個及兩個以上時，低三位二進制的多個可變增益放大單元之間級聯(lián)，高兩位二進制的多個可變增益放大單元之間級聯(lián)。
[0010]上述低三位二進制可變增益放大單元和高兩位二進制可變增益放大單元均為采用電阻負載作為跨阻放大器的可變增益放大器。
[0011]上述偏置電路包括與門AND2X2、NM0S管(M3、M17)、兩個反相器INVX2，使能信號EN和模式選擇信號MODE先通過與門AND2X2產(chǎn)生信號ENN，信號ENN接到NMOS管M17的柵極，使能信號EN和模式選擇信號MODE再通過反相器INVX2產(chǎn)生信號ENB，信號ENB接到NMOS管M3的柵極；在使能信號EN和模式選擇信號MODE都開啟的作用下，且信號EN、信號MODE、信號ENN均為高電平時，輸入信號IB25首先送入IB，輸入的數(shù)字控制信號BI〈2:0>先通過兩個反相器INVX2，進而與輸入IB25信號一起控制偏置電路的輸出信號IB2，IBl, IBO0
[0012]上述高兩位二進制可變增益放大單元包括反相器INVX2、NMOS管(MO、M4、M21、M74)、PMOS管(M13、M17、M80、M81)和電阻陣列模塊RES2 ;使能信號EN經(jīng)過反相器INVX2產(chǎn)生信號BENB，信號BENB接到NMOS管MO的柵極，當BENB為高電平時，偏置電流IB25輸入到高兩位二進制可變增益放大單元中；BENB再經(jīng)過一個反相器產(chǎn)生信號BEN，信號BEN接到NMOS管M4的柵極；輸入數(shù)字控制信號B〈4>，B<3>在送到VGA2的電阻陣列RES2的輸入信號端口 B〈4>和B〈3>中的同事，輸入數(shù)字控制信號B〈4>，B<3>通過一個與非門NAND2X1和一個或非門N0R2X1，分別產(chǎn)生信號SI和S2，信號SI送到PMOS管M17和M81的柵極，信號S2送到PMOS管M13和M80的柵極；高兩位二進制可變增益放大單元中包含一個電阻陣列模塊RES2，電阻陣列模塊RES2的輸入A端口接在PMOS管M21的漏極上，輸出B端口接在PMOS管M74的漏極上，通過調(diào)節(jié)RES2輸入信號B〈4>和B〈3>來控制RES2的阻值大小，進而控制高兩位二進制可變增益放大單元的增益大小。
[0013]上述電阻陣列模塊RES2的輸入數(shù)字控制信號B〈4>，B〈3>先通過一個2線-4線編碼器，產(chǎn)生4種狀態(tài)的編碼控制信號SI，S2，S3，S4，通過編碼控制信號SI，S2，S3，S4的開斷來控制輸入端A和輸出端B之間的電阻值大小。
[0014]上述低三位二進制可變增益放大單元包括反相器INVX2、NM0S管(M0、M4) ,PMOS管(M13、M17、M21、M26、M43、M44)與非門 NAND2X1、或非門 N0R2)(1、電阻陣列模塊 RESl ;使能信號EN經(jīng)過反相器INVX2產(chǎn)生信號BENB，信號BENB接到NMOS管MO的柵極，當BENB為高電平時，偏置電流IB25輸入到低三位二進制可變增益放大單元中；信號BENB再經(jīng)過反相器產(chǎn)生信號BEN，信號BEN接到NMOS管M4的柵極；輸入數(shù)字控制信號B〈2>，B〈l>通過一個與非門NAND2X1和一個或非門N0R2X1，分別產(chǎn)生信號SI和S2,信號SI送到PMOS管M17和M44的柵極，信號S2送到PMOS管M13和M43的柵極；所述電阻陣列模塊RESl的輸入A端口接在PMOS管M21的漏極上，輸出B端口接在PMOS管M26的漏極上，通過調(diào)節(jié)RESl輸入數(shù)字控制信號B〈2>，B〈l>，B〈0>就能控制RESl的阻值大小，進而控制低三位二進制可變增益放大單元的增益大小。
[0015]上述電阻陣列模塊RESl的輸入數(shù)字控制信號8〈2>，8〈1>，8〈0>先通過一個3線-8線編碼器，產(chǎn)生8種狀態(tài)的編碼控制信號SI，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，通過編碼控制信號SI，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8的開斷控制輸入端A和輸出端B之間的電阻值大小。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0017]本發(fā)明采用了由五位二進制數(shù)字信號控制的三級可變增益放大器(兩個可變增益放大器2和一個可變增益放大器I)，每級都采用電阻負載作為跨阻放大器的可變增益放大器。本發(fā)明的有益效果是能夠接收大動態(tài)范圍的輸入信號、實現(xiàn)了非常精確的增益步長控制和增益的控制受溫度的影響較小，結構簡單、易于實現(xiàn)的特點，具有很好的社會和經(jīng)濟效益，適合大規(guī)模推廣應用。
【附圖說明】
[0018]圖1為可變增益放大器的整體結構圖；
[0019]圖2為圖1中偏置電路原理圖；
[0020]圖3為圖1中數(shù)字控制信號的產(chǎn)生模塊；
[0021]圖4為圖1中可變增益放大器2原理圖；
[0022]圖5為圖4中數(shù)字控制信號的產(chǎn)生模塊；
[0023]圖6為圖4中部分模塊；
[0024]圖7為圖4中部分模塊；
[0025]圖8為圖4中部分模塊；
[0026]圖9為圖4中電阻陣列RES2及其邏輯原理圖；
[0027]圖10為圖9中的數(shù)字模塊(2-4編碼器);
[0028]圖11為圖9中的電阻陣列；
[0029]圖12為圖1中可變增益放大器I原理圖；
[0030]圖13為圖12中數(shù)字控制信號的產(chǎn)生模塊；
[0031]圖14為圖12中部分模塊；
[0032]圖15為圖12中部分模塊；
[0033]圖16為圖12中部分模塊；
[0034]圖17為圖12中電阻陣列RESl及其邏輯原理圖；
[0035]圖18為圖17中數(shù)字模塊(3-8編碼器)；
[0036]圖19為圖17中電阻陣列；
【具體實施方式】
[0037]本發(fā)明提供的射頻信號收發(fā)機芯片中的可變增益放大器具體原理是:
[0038]包括一可變增益放大器1，采用低三位二進制數(shù)字信號控制其增益，根據(jù)三位數(shù)字信號的賦值，可變增益放大器I的增益可隨之變化。
[0039]包括一可變增益放大器2，采用高兩位二進制數(shù)字信號控制其增益，根據(jù)兩位數(shù)字信號的賦值，可變增益放大器2的增益可隨之變化。在這里采用了兩個可變增益放大器2級聯(lián)的形式，并且它們都用高兩位二進制數(shù)字信號控制其增益。
[0040]還包括一偏置電路，偏置電路為可變增益放大器I和兩個可變增益放大器2提供相同的尾電流，并且為它們提供使能信號。偏置電路是可變的尾電流源，采用三位二進制數(shù)字信號進行控制。
[0041]經(jīng)混頻器輸出的正交兩路信號進入第一個可變增益放大器2，根據(jù)高兩位數(shù)字控制信號B4、B3的值對其進行相應的增益控制；第一個可變增益放大器2的兩路差分輸出信號進入第二個可變增益放大器2，根據(jù)高兩位數(shù)字控制信號B〈4>、B〈3>的值對其進行相應的增益控制；第二個可變增益放大器2的兩路差分輸出信號進入可變增益放大器1，可變增益放大器I根據(jù)低三位數(shù)字控制信號B〈2>、B〈1>、B〈0>的值對這兩路信號進行相應的增益控制；最后，可變增益放大器2的兩路差分輸出信號送給模數(shù)轉換器進行處理。同時，偏置電路在三位二進制數(shù)字信號BI〈2: 0>的控制下為兩個可變增益放大器2和一個可變增益放大器I提供使能信號和相同的偏置電流。
[0042]下面結