寬幅CMOS可編程增益放大器研究.pdf

1、對于CCD圖像處理系統(tǒng)，可變增益放大器（VGA）是CCD處理器中模擬前端（AFE）電路的一個重要組成模塊?；贑MOS工藝的VGA可以用來在不同環(huán)境下設置不同增益值，調(diào)節(jié)輸入信號動態(tài)范圍并且穩(wěn)定輸出信號功率，提供一個恒定輸出擺幅信號給后級模數(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信號擺幅較大，寬幅高線性是本論文的一個重要的設計指標。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、線性是本論文設計的另一重要指標。
　　基于CCD系統(tǒng)為應用背景，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的離散信號或連續(xù)信號，并將其放大到滿擺幅為2V輸出信號供給后級ADC進行處理，有效位數(shù)達到15.81位。該PGA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)絡以及固定增益值放大器。其中設計難點主要在于固定增益放大器中高性能三級運放的穩(wěn)定性設計，并且引入了電流鏡補償和共源共柵

3、補償兩種補償方法使得運放工作穩(wěn)定。本設計 PGA基于 SMIC0.18μm1P6M CMOS工藝，電源電壓3V下，實現(xiàn)了42dB增益變化范圍（-1.08~41.06dB），增益步長為6dB，-3dB帶寬不隨增益變化，達到114.58MHz。
　　對于AGC系統(tǒng)中VGA的增益控制呈dB線性，提出了一款寬范圍CMOS開環(huán)VGA。VGA主要有三大部分：指數(shù)函數(shù)控制電路、可變增益電路以及共模反饋（CMFB）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載和跨導同時改變結構實現(xiàn)。同樣基于SMIC0.18μm1P6M CMOS工藝，電源電壓3V下，VGA仿真結果為增益值-30dB~32dB連續(xù)變化， dB線性增益范圍達到62dB，且誤差在±3dB之內(nèi)， VGA輸入1dB壓縮點 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