射频信号收发机芯片中的可变增益放大器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于射频信号收发芯片中的可变增益放大器，特别适用于GPS和北斗宽带射频接收机中应用的单片集成射频芯片。
【背景技术】
[0002]随着射频接收机接收的信号传输条件的不同，天线接收到的有效信号的功率会在一个很大的范围内变化，同时天线接收到的干扰的功率也有可能变化。
[0003]为了最终能够解调天线接收到的信号，需要可变增益放大器电路将天线接收到的不同功率的所需信号放大到基带模数转换器量化所需的最优功率。这样可以最大程度的降低基带模数转化器引入的量化噪声，从而为解调器提供最优的信噪比，以达到最低的误码率。
[0004]高性能的可变增益放大器电路对实现高性能的射频接收机非常重要:大动态范围的可变增益放大器电路能够提高射频接收机的输入信号动态范围；低功耗的可变增益放大器电路能够降低射频接收机的总功耗；快速锁定的可变增益放大器电路能够帮助射频接收机快速地切换频道和适应变化的环境。
[0005]现有可变增益放大器控制精度较低，难以将天线接收到的不同功率信号放大到量化和解调所需的功率，且在接收过程中易受温度影响，因此亟需提供一种能够实现精确控制且适应各种环境的可变增益放大器。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是主要是解决将天线接收到的不同功率信号放大到量化和解调所需功率的问题。本发明的可变增益放大器能够应用于大动态范围输入信号的接收机和实现非常精确的增益步长控制，并且其受温度的影响较小。
[0007]本发明的具体技术解决方案如下:
[0008]该射频信号收发机芯片中的可变增益放大器包括至少一个低三位二进制可变增益放大单元，至少一个高两位二进制可变增益放大单元，用于向低三位二进制可变增益放大单元、高两位二进制可变增益放大单元提供使能信号和相同尾电流的偏置电路；正交两路信号依次经低三位二进制可变增益放大单元和高两位二进制可变增益放大单元进行可变增益放大后输出；或正交两路信号依次经高两位二进制可变增益放大单元和低三位二进制可变增益放大单元进行可变增益放大后输出。
[0009]若所述可变增益放大单元为两个及两个以上时，低三位二进制的多个可变增益放大单元之间级联，高两位二进制的多个可变增益放大单元之间级联。
[0010]上述低三位二进制可变增益放大单元和高两位二进制可变增益放大单元均为采用电阻负载作为跨阻放大器的可变增益放大器。
[0011]上述偏置电路包括与门AND2X2、NM0S管(M3、M17)、两个反相器INVX2，使能信号ΕΝ和模式选择信号MODE先通过与门AND2X2产生信号ENN，信号ENN接到NM0S管M17的栅极，使能信号ΕΝ和模式选择信号MODE再通过反相器INVX2产生信号ENB，信号ENB接到NM0S管M3的栅极；在使能信号EN和模式选择信号MODE都开启的作用下，且信号EN、信号MODE、信号ENN均为高电平时，输入信号IB25首先送入IB，输入的数字控制信号BI〈2:0>先通过两个反相器INVX2，进而与输入IB25信号一起控制偏置电路的输出信号IB2，IB1，IB0。
[0012]上述高两位二进制可变增益放大单元包括反相器INVX2、NM0S管(M0、M4、M21、M74)、PM0S管(M13、M17、M80、M81)和电阻阵列模块RES2 ;使能信号EN经过反相器INVX2产生信号BENB，信号BENB接到NM0S管M0的栅极，当BENB为高电平时，偏置电流IB25输入到高两位二进制可变增益放大单元中；BENB再经过一个反相器产生信号BEN，信号BEN接到NM0S管M4的栅极；输入数字控制信号B〈4>，B<3>在送到VGA2的电阻阵列RES2的输入信号端口 B〈4>和B〈3>中的同事，输入数字控制信号B〈4>，B<3>通过一个与非门NAND2X1和一个或非门N0R2X1，分别产生信号S1和S2，信号S1送到PM0S管M17和M81的栅极，信号S2送到PM0S管M13和M80的栅极；高两位二进制可变增益放大单元中包含一个电阻阵列模块RES2，电阻阵列模块RES2的输入A端口接在PM0S管M21的漏极上，输出B端口接在PM0S管M74的漏极上，通过调节RES2输入信号B〈4>和B〈3>来控制RES2的阻值大小，进而控制高两位二进制可变增益放大单元的增益大小。
[0013]上述电阻阵列模块RES2的输入数字控制信号B〈4>，B〈3>先通过一个2线-4线编码器，产生4种状态的编码控制信号Sl，S2，S3，S4，通过编码控制信号Sl，S2，S3，S4的开断来控制输入端A和输出端B之间的电阻值大小。
[0014]上述低三位二进制可变增益放大单元包括反相器INVX2、NM0S管(M0、M4)、PM0S管(M13、M17、M21、M26、M43、M44)与非门 NAND2X1、或非门 N0R2)(1、电阻阵列模块 RES1 ;使能信号EN经过反相器INVX2产生信号BENB，信号BENB接到NM0S管M0的栅极，当BENB为高电平时，偏置电流IB25输入到低三位二进制可变增益放大单元中；信号BENB再经过反相器产生信号BEN，信号BEN接到NM0S管M4的栅极；输入数字控制信号B〈2>，B〈l>通过一个与非门NAND2X1和一个或非门N0R2X1，分别产生信号S1和S2,信号S1送到PM0S管M17和M44的栅极，信号S2送到PM0S管M13和M43的栅极；所述电阻阵列模块RES1的输入A端口接在PM0S管M21的漏极上，输出B端口接在PM0S管M26的漏极上，通过调节RES1输入数字控制信号B〈2>，B〈l>，B〈0>就能控制RES1的阻值大小，进而控制低三位二进制可变增益放大单元的增益大小。
[0015]上述电阻阵列模块RES1的输入数字控制信号8〈2>，8〈1>，8〈0>先通过一个3线-8线编码器，产生8种状态的编码控制信号Sl，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，通过编码控制信号Sl，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8的开断控制输入端A和输出端B之间的电阻值大小。
[0016]本发明的优点在于:
[0017]本发明采用了由五位二进制数字信号控制的三级可变增益放大器(两个可变增益放大器2和一个可变增益放大器1)，每级都采用电阻负载作为跨阻放大器的可变增益放大器。本发明的有益效果是能够接收大动态范围的输入信号、实现了非常精确的增益步长控制和增益的控制受温度的影响较小，结构简单、易于实现的特点，具有很好的社会和经济效益，适合大规模推广应用。
【附图说明】
[0018]图1为可变增益放大器的整体结构图；
[0019]图2为图1中偏置电路原理图；
[0020]图3为图1中数字控制信号的产生模块；
[0021]图4为图1中可变增益放大器2原理图；
[0022]图5为图4中数字控制信号的产生模块；
[0023]图6为图4中部分模块；
[0024]图7为图4中部分模块；
[0025]图8为图4中部分模块；
[0026]图9为图4中电阻阵列RES2及其逻辑原理图；
[0027]图10为图9中的数字模块(2-4编码器);
[0028]图11为图9中的电阻阵列；
[0029]图12为图1中可变增益放大器1原理图；
[0030]图13为图12中数字控制信号的产生模块；
[0031]图14为图12中部分模块；
[0032]图15为图12中部分模块；
[0033]图16为图12中部分模块；
[0034]图17为图12中电阻阵列RES1及其逻辑原理图；
[0035]图18为图17中数字模块(3-8编码器)；
[0036]图19为图17中电阻阵列；
【具体实施方式】
[0037]本发明提供的射频信号收发机芯片中的可变增益放大器具体原理是:
[0038]包括一可变增益放大器1，采用低三位二进制数字信号控制其增益，根据三位数字信号的赋值，可变增益放大器1的增益可随之变化。
[0039]包括一可变增益放大器2，采用高两位二进制数字信号控制其增益，根据两位数字信号的赋值，可变增益放大器2的增益可随之变化。在这里采用了两个可变增益放大器2级联的形式，并且它们都用高两位二进制数字信号控制其增益。
[0040]还包括一偏置电路，偏置电路为可变增益放大器1和两个可变增益放大器2提供相同的尾电流，并且为它们提供使能信号。偏置电路是可变的尾电流源，采用三位二进制数字信号进行控制。
[0041]经混频器输出的正交两路信号进入第一个可变增益放大器2，根据高两位数字控制信号B4、B3的值对其进行相应的增益控制；第一个可变增益放大器2的两路差分输出信号进入第二个可变增益放大器2，根据高两位数字控制信号B〈4>、B〈3>的值对其进行相应的增益控制；第二个可变增益放大器2的两路差分输出信号进入可变增益放大器1，可变增益放大器1根据低三位数字控制信号B〈2>、B〈1>、B〈0>的值对这两路信号进行相应的增益控制；最后，可变增益放大器2的两路差分输出信号送给模数转换器进行处理。同时，偏置电路在三位二进制数字信号BI〈2: 0>的控制下为两个可变增益放大器2和一个可变增益放大器1提供使能信号和相同的偏置电流。
[0042]下面结