CN113507270B - 可变增益放大器 - Google Patents

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CN113507270B CN202110700589.6A CN202110700589A CN113507270B CN 113507270 B CN113507270 B CN 113507270B CN 202110700589 A CN202110700589 A CN 202110700589A CN 113507270 B CN113507270 B CN 113507270B
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Abstract

本申请公开了一种可变增益放大器，属于电路技术领域。所述可变增益放大器包括第一增益放大模块、第二增益放大模块和连接电路。连接电路连接于第一增益放大模块与第二增益放大模块之间。第一增益放大模块和第二增益放大模块均包括：负载、调节单元、输入单元、输出单元和电压跟随单元。负载、调节单元和输入单元串联于电源VDD与电流源S之间。电压跟随单元与输出单元串联，并连接于负载与输入单元之间。可变增益放大器工作时，可以避免输出的放大信号中的直流电压分量随着可变增益放大器的增益倍数的变化而变化，从而提升可变增益放大器对差分信号的波形放大的准确性。

Description

可变增益放大器
技术领域
本申请涉及电路技术领域，特别涉及一种可变增益放大器。
背景技术
可变增益放大器(Variable Gain Amplfier，VGA)是一种增益倍数取决于调节信号的电压的放大器，常应用于通信设备，用于对输入的差分信号的波形进行放大得到放大信号并输出。
相关技术中，差分信号包括第一通信信号和第二通信信号。其中，第一通信信号包括第一直流电压分量和第一交流电压分量；第二通信信号包括第二直流电压分量和第二交流电压分量。第一直流电压分量与第二直流电压分量的电压相等，第一交流电压分量与第二交流电压分量的波形反相。第一交流电压分量与第二交流电压分量的波形即为差分信号的波形，即可变增益放大器用于对第一交流电压分量与第二交流电压分量的波形进行放大。
然而，相关技术中，当输入的差分信号中的直流电压分量的电压不变时，可变增益放大器输出的放大信号中的直流电压分量会随着可变增益放大器的增益倍数的变化而变化，这会影响可变增益放大器对差分信号的波形进行放大时的准确性。
发明内容
本申请提供了一种可变增益放大器，可以避免输出的放大信号中的直流电压分量随着可变增益放大器的增益倍数的变化而变化，提升可变增益放大器对差分信号的波形放大的准确性。所述技术方案如下：
一种可变增益放大器，包括：第一增益放大模块、第二增益放大模块和连接电路，所述连接电路连接于所述第一增益放大模块与所述第二增益放大模块之间；所述第一增益放大模块和所述第二增益放大模块均包括：负载、调节单元、输入单元、输出单元和电压跟随单元；
所述负载的第一端用于与电源VDD连接，所述负载的第二端与所述调节单元的第一端及所述电压跟随单元的输入端连接；
所述电压跟随单元的输出端与所述输出单元的第一端连接，所述电压跟随单元的输出电压随输入电压变化；
所述调节单元的第二端和所述输出单元的第二端均与所述输入单元的第一端连接，所述输入单元的第二端用于与电流源S连接；
所述输入单元的控制端输入通信信号时所述输入单元导通；所述调节单元的控制端用于输入第一调节信号，所述第一调节信号用于调节所述调节单元的电流，以调节所述可变增益放大器的增益倍数；所述输出单元的输出端用于输出对所述通信信号的波形进行放大后得到的放大信号。
在本申请中，可变增益放大器包括第一增益放大模块、第二增益放大模块和连接电路。连接电路连接于第一增益放大模块与第二增益放大模块之间。第一增益放大模块和第二增益放大模块均包括：负载、调节单元、输入单元、输出单元和电压跟随单元。负载、调节单元和输入单元串联于电源VDD与电流源S之间。电压跟随单元与输出单元串联，并连接于负载与输入单元之间。输入单元的控制端输入通信信号时输入单元导通。调节单元的控制端用于输入第一调节信号，第一调节信号用于调节调节单元的电流，以调节可变增益放大器的增益倍数。输出单元的输出端用于输出对通信信号的波形进行放大后得到的放大信号。可变增益放大器工作时，可以避免输出的放大信号中的直流电压分量随着可变增益放大器的增益倍数的变化而变化，从而提升可变增益放大器对差分信号的波形放大的准确性。
可选地，所述电压跟随单元包括：运算放大器A1；
所述运算放大器A1的同相输入端与所述负载的第二端连接，所述运算放大器A1的反相输入端和输出端均与所述输出单元的第一端连接。
可选地，所述电压跟随单元还包括：电压源V；
所述电压源V的第一电压端与所述运算放大器A1的输出端连接，所述电压源V的第二电压端与所述运算放大器A1的反相输入端连接，所述电压源V的第一电压端的电压大于所述电压源V的第二电压端的电压。
可选地，所述电压源V的第一电压端为正极端，电压源V的第二电压端为负极端。
可选地，所述调节单元包括：三极管Q1；
所述三极管Q1的集电极与所述负载的第二端连接，所述三极管Q1的发射极与所述输入单元的第一端连接，所述三极管Q1的基极用于输入所述第一调节信号。
可选地，所述负载包括电阻R1；
所述电阻R1的第一端用于与所述电源VDD连接，所述电阻R1的第二端与所述调节单元的第一端及所述电压跟随单元的输入端连接。
可选地，所述输出单元包括：电阻R2；
所述电阻R2的第一端与所述电压跟随单元的输出端连接，所述电阻R2的第二端用于输出放大信号；
所述三极管Q2的集电极与所述电阻R2的第二端连接，所述三极管Q2的发射极与所述输入单元的第一端连接，所述三极管Q2的基极用于输入第二调节信号，以调节所述可变增益放大器的增益倍数。
可选地，所述电阻R2的阻值与所述电阻R1的阻值相等。
可选地，所述输出单元还包括：三极管Q2；
所述三极管Q2的集电极与所述电阻R2的第二端连接，所述三极管Q2的发射极与所述输入单元的第一端连接，所述三极管Q2的基极用于输入第二调节信号，以调节所述可变增益放大器的增益倍数。
可选地，所述输入单元包括：三极管Q3；
所述三极管Q3的集电极与所述调节单元的第二端及所述输出单元的第二端连接，所述三极管Q3的发射极与所述电流源连接，所述三极管Q3的基极用于输入通信信号。
可选地，所述连接电路包括电阻电容网络。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的通信信号的波形示意图；
图2是本申请实施例提供的通信信号的分量波形示意图；
图3是相关技术提供的可变增益放大器的电路结构图；
图4是本申请实施例提供的第一种可变增益放大器的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种增益放大模块的结构示意图；
图6是本申请实施例提供的第一种可变增益放大器的电路结构图；
图7是本申请实施例提供的第二种可变增益放大器的电路结构图；
图8是本申请实施例提供的第三种可变增益放大器的电路结构图。
其中，各附图标号所代表的含义分别为：
相关技术：
10、可变增益放大器；
本申请：
20、可变增益放大器；
210、第一增益放大模块；
211、第一负载；
213、第一调节单元；
215、第一输入单元；
217、第一输出单元；
219、第一电压跟随单元；
220、第二增益放大模块；
221、第二负载；
223、第二调节单元；
225、第二输入单元；
227、第二输出单元；
229、第二电压跟随单元；
230、连接电路。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
应当理解的是，本申请提及的“多个”是指两个或两个以上。在本申请的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，比如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，比如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，为了便于清楚描述本申请的技术方案，采用了“第一”、“第二”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分。本领域技术人员可以理解“第一”、“第二”等字样并不对数量和执行次序进行限定，并且“第一”、“第二”等字样也并不限定一定不同。
在对本申请实施例进行详细地解释说明之前，先对本申请实施例的应用场景予以说明。
可变增益放大器(Variable Gain Amplfier，VGA)是一种增益倍数取决于调节信号的电压的放大器，常应用于通信设备，用于对输入的差分信号的波形进行放大得到放大信号并输出。
一般地，可变增益放大器所输入的差分信号包括第一通信信号INA和第二通信信号INB。第一通信信号INA和第二通信信号INB的波形可以如图1所示。从图中可以看出，第一通信信号INA和第二通信信号INB均为具有波形的直流变化信号，且第一通信信号INA和第二通信信号INB的波形反相。基于此，如图2所示，可以将第一通信信号INA视为包括第一直流电压分量和第一交流电压分量的通信信号，将第二通信信号INB视为包括第二直流电压分量和第二交流电压分量的通信信号。第一直流电压分量与第二直流电压分量的电压恒定不变且相等，第一交流电压分量与第二交流电压分量的波形反相。如此，第一交流电压分量与第二交流电压分量的波形即为差分信号的波形，即可变增益放大器用于对第一交流电压分量与第二交流电压分量的波形进行放大。
图3是相关技术中可变增益放大器10的电路结构图。如图3所示，电流源S01和电流源S02输出的电流大小相等且恒定不变。三极管Q03的基极用于输入第一通信信号INA，三极管Q06的基极用于输入第二通信信号INB。三极管Q02和三极管Q04的基极用于输入第一调节信号VBias1，三极管Q01和三极管Q05的基极用于输入第二调节信号VBias2，第一调节信号VBias1和第二调节信号VBias2均用于调节可变增益放大器10的放大倍数。可变增益放大器10输出的放大信号包括第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB。第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB均为电压信号。
当第一通信信号INA仅包括第一直流电压分量，第二通信信号INB仅包括第二直流电压分量时，可变增益放大器10的工作过程如下：
可变增益放大器10工作时，输出的第一放大信号OUTA为：①OUTA＝V-I01·R01；其中，V为电源VDD的电压值，I01为电阻R01中的电流值，R01为电阻R01的电阻值。输出的第二放大信号OUTB为：②OUTB＝V-I02·R02；其中，I02为电阻R02中的电流值，R02为电阻R02的电阻值。
同时，③I01+IQ02＝1S01；其中，IQ02为三极管Q02中的电流值，IS01为电流源S01输出的电流值。④I02+IQ04＝IS02；其中，IQ04为三极管Q04中的电流值，IS02为电流源S02输出的电流值。
通过第一调节信号VBias1调节可变增益放大器10的放大倍数时，由于三极管Q03的基极输入的电压值和三极管Q06的基极输入的电压值相等，电流源S01输出的电流值IS01和电流源S02输出的电流值IS02相等，因此三极管Q03的发射极与三极管Q06的发射极之间没有电压差，连接电路中没有电流流通。此时，在增大第一调节信号VBias1的电压值的情况下，三极管Q02中的电流值IQ02和三极管Q04中的电流值IQ04会同时增大Δi，由公式③可知电阻R01中的电流值I01会减小Δi，电阻R02中的电流值I02也会减小Δi。将电流值I01的变化代入公式①即可得出此时第一放大信号OUTA会增大，将电流值I02的变化代入公式②即可得出此时第二放大信号OUTB也会增大。
同样的，在减小第一调节信号VBias1的电压值的情况下，第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB会减小。由此可见，相关技术中，当输入的差分信号中的直流电压分量的电压不变时，可变增益放大器10输出的放大信号中的直流电压分量会随着可变增益放大器10的增益倍数的变化而变化，这会影响可变增益放大器10对差分信号的波形进行放大时的准确性。
为此，本申请实施例提供了一种可变增益放大器10，可以避免输出的放大信号中的直流电压分量随着可变增益放大器10的增益倍数的变化而变化，提升可变增益放大器10对差分信号的波形放大的准确性。
下面对本申请实施例提供的可变增益放大器进行详细地解释说明。
图4是本申请实施例提供的一种可变增益放大器20的结构示意图。如图4所示，可变增益放大器20包括第一增益放大模块210、第二增益放大模块220和连接电路230。
图5是本申请实施例提供的一种增益放大模块(包括第一增益放大模块210和第二增益放大模块220)的结构示意图。如图5所示，增益放大模块包括负载、调节单元、输入单元、输出单元和电压跟随单元。
负载是指可以产生压降的电学器件或电路，例如，负载可以是一个电阻，也可以是多个电阻串联形成的。负载具有第一端和第二端。负载的第一端用于与电源VDD连接。
调节单元用于对可变增益放大器20的增益倍数进行调节。一般地，调节单元可以包括三极管或MOS管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应管)，还可以进一步包括与该三极管或MOS管连接的电阻电容等。调节单元具有第一端、第二端和控制端。调节单元的第一端与负载的第二端连接。
电压跟随单元的输出电压随输入电压变化。一般地，电压跟随单元可以包括运算放大器，还可以进一步包括与该运算放大器连接的电阻电容等。电压跟随单元具有输入端和输出端。电压跟随单元的输入端与负载的第二端连接，从而使电压跟随单元的输出端的电压随负载的第二端的电压变化。
输出单元用于输出放大信号。一般地，输出单元也可以包括三极管或MOS管，还可以进一步包括与该三极管或MOS管连接的电阻电容等。输出单元具有第一端、第二端和输出端。输出单元的第一端与电压跟随单元的输出端连接，输出单元的输出端用于输出放大信号OUT。
输入单元用于输入通信信号IN。一般地，输入单元也可以包括三极管或MOS管，还可以进一步包括与该三极管或MOS管连接的电阻电容等。输入单元具有第一端、第二端和控制端。调节单元的第二端和输出单元的第二端均与输入单元的第一端连接，输入单元的第二端用于与电流源S连接。输入单元的控制端用于输入通信信号IN。
可变增益放大器20工作时，输入单元的控制端输入通信信号时输入单元导通。调节单元的控制端用于输入第一调节信号VBias1，第一调节信号VBias1用于调节调节单元的电流，以调节可变增益放大器20的增益倍数。输出单元的输出端用于输出对通信信号的波形进行放大后得到的放大信号。
在本申请实施例中，为便于区分，将第一增益放大模块210中的负载称为“第一负载211”，第一增益放大模块210中的调节单元称为“第一调节单元213”，第一增益放大模块210中的输入单元称为“第一输入单元215”，第一增益放大模块210中的输出单元称为“第一输出单元217”，第一增益放大模块210中的电压跟随单元称为“第一电压跟随单元219”；将第二增益放大模块220中的负载称为“第二负载221”，第二增益放大模块220中的调节单元称为“第二调节单元223”，第二增益放大模块220中的输入单元称为“第二输入单元225”，第二增益放大模块220中的输出单元称为“第二输出单元227”，第二增益放大模块220中的电压跟随单元称为“第二电压跟随单元229”。第一负载211、第一调节单元213、第一输入单元215、第一输出单元217、第一电压跟随单元219、第二负载221、第二调节单元223、第二输入单元225、第二输出单元227和第二电压跟随单元229的连接关系可以参见图4及如上介绍，不再赘述。
通信信号IN包括第一通信信号INA和第二通信信号INB。放大信号OUT包括第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB。第一输入单元215的控制端用于输入第一通信信号INA，第二输入单元225的控制端用于输入第二通信信号INB。第一输出单元217的输出端用于输出第一放大信号OUTA，第二输出单元227的输出端用于输出第二放大信号OUTB。电流源S包括与第一增益放大模块210连接的电源S1，以及与第二增益放大模块220连接的电流源S2，电流源S1和电流源S2输出的电流大小相等且恒定不变。
连接电路230用于将第一增益放大模块210和第二增益放大模块220连通。在一些实施例中，连接电路230可以是一根导线。在另一些实施例中，连接电路230可以是是由电阻和电容构成的电阻电容网络。一般的，电阻电容网络可以包括连接于第一增益放大模块210和第二增益放大模块220之间的电阻，以及连接于电阻的某一段与地线GND之间的电容。
下面结合图4，对可变增益放大器20的工作过程进行说明。在此，仍然将第一通信信号INA分解为第一直流电压分量和第一交流电压分量，将第二通信信号INB分解为第二直流电压分量和第二交流电压分量。第一直流电压分量和第二直流电压分量的电压大小相等且恒定，第一交流电压分量和第二交流电压分量的波形反相。
当第一输入单元215的控制端输入第一通信信号INA的第一直流电压分量，第二输入单元225的控制端输入第二通信信号INB的第二直流电压分量时：
第一输入单元215导通，使电源VDD与电流源S1之间通过第一增益放大模块210形成通路；第二输入单元225导通，使电源VDD与电流源S2之间通过第二增益放大模块220形成通路。由于第一输入单元215的控制端与第二输入单元225的控制端输入的电压值相等，且电流源S1与电流源S2输出的电流值相等，因此第一输入单元215的第二端与第二输入单元225的第二端之间没有电压差，连接电路230中没有电流流通。
此时，若增大第一调节信号VBiasl的电压值，对于第一增益放大模块210：第一调节单元213中的电流增大Δi，第一输出单元217中的电流则减小Δi。由于第一负载211、第一调节单元213和第一输入单元215串联，随着第一调节单元213中电流的增大，第一负载211的电阻值不变，第一负载211的电压值也会增大。又由于第一负载211的第一端的电压固定不变，因此第一负载211的第二端的电压会减小。随着第一负载211的第二端的电压减小，第一输出单元217的第一端的电压会随之减小。此时，第一输出单元217的第一端的电压减小，且第一输出单元217中的电流减小，可知第一输出单元217的输出端和第二端的电压不发生变化。
同样的，若减小第一调节信号VBiasl的电压值，则第一调节单元213中的电流减小Δi，第一输出单元217中的电流增大Δi。此时，第一负载211的电压值减小，第一负载211的第二端的电压值增大，第一输出单元217的第一端的电压也随之增大。由于第一输出单元217的第一端的电压增大，且第一输出单元217中的电流增大，可知第一输出单元217的输出端和第二端的电压不发生变化。如此，即可避免可变增益放大器20输出的第一放大信号OUTA的直流电压分量随着可变增益放大器20的增益倍数的变化而变化。
若增大第一调节信号VBias1的电压值，对于第二增益放大模块220：第二调节单元223中的电流增大Δi，第二输出单元227中的电流则减小Δi。由于第二负载221、第二调节单元223和第二输入单元225串联，随着第二调节单元223中电流的增大，第二负载221的电阻值不变，第二负载221的电压值也会增大。又由于第二负载221的第一端的电压固定不变，因此第二负载221的第二端的电压会减小。随着第二负载221的第二端的电压减小，第二输出单元227的第一端的电压会随之减小。此时，第二输出单元227的第一端的电压减小，且第二输出单元227中的电流减小，可知第二输出单元227的输出端和第二端的电压不发生变化。
同样的，若减小第一调节信号VBiasl的电压值，则第二调节单元223中的电流减小Δi，第二输出单元227中的电流增大Δi。此时，第二负载221的电压值减小，第二负载221的第二端的电压值增大，第二输出单元227的第一端的电压也随之增大。由于第二输出单元227的第一端的电压增大，且第二输出单元227中的电流增大，可知第二输出单元227的输出端和第二端的电压不发生变化。如此，即可避免可变增益放大器20输出的第二放大信号OUTB的直流电压分量随着可变增益放大器20的增益倍数的变化而变化。
图6是本申请实施例提供的一种可变增益放大器20的电路结构图。如图6所示，在一些实施例中，负载包括电阻R1。
具体来说，第一负载211包括电阻R1a。电阻R1a的第一端用于与电源VDD连接，电阻R1a的第二端与第一调节单元213的第一端及第一电压跟随单元219的输入端连接。
第二负载221包括电阻R1b。电阻R1b的第一端用于与电源VDD连接，电阻R1b的第二端与第二调节单元223的第一端及第二电压跟随单元229的输入端连接。
电压跟随单元包括运算放大器A1。
具体来说，第一电压跟随单元219包括运算放大器A1a，运算放大器A1a的同相输入端与第一负载211的第二端连接，运算放大器A1a的反向输入端和输出端均与第一输出单元217的第一端连接。
第二电压跟随单元229包括运算放大器A1b，运算放大器A1b的同相输入端与第二负载221的第二端连接，运算放大器A1b的反向输入端和输出端均与第二输出单元227的第一端连接。
输出单元可以包括电阻R2和三极管Q2。
具体来说，第一输出单元217包括电阻R2a和三极管Q2a。电阻R2a的第一端与第一电压跟随单元219的输出端连接。三极管Q2a的集电极与电阻R2a的第二端连接，三极管Q2a的发射极与第一输入单元215的第一端连接。电阻R2a的第二端用于输出放大信号OUTA。三极管Q2a的基极用于输入第二调节信号VBias2，以调节可变增益放大器20的增益倍数。
第二输出单元227包括电阻R2b和三极管Q2b。电阻R2b的第一端与第二电压跟随单元229的输出端连接。三极管Q2b的集电极与电阻R2b的第二端连接，三极管Q2b的发射极与第二输入单元225的第一端连接。电阻R2b的第二端还用于输出放大信号OUTB。三极管Q2b的基极用于输入第二调节信号VBias2，以调节可变增益放大器20的增益倍数。
进一步地，电阻R2b和电阻R2a的阻值相等，且等于电阻R1a和电阻R1b的阻值。
调节单元包括三极管Q1。
具体来说，第一调节单元213包括三极管Q1a。三极管Q1a的集电极与第一负载211的第二端连接，三极管Q1a的发射极与第一输入单元215的第一端连接，三极管Q1a的基极用于输入第一调节信号VBias1。
第二调节单元223包括三极管Q1b。三极管Q1b的集电极与第二负载221的第二端连接，三极管Q1b的发射极与第二输入单元225的第一端连接，三极管Q1b的基极用于输入第一调节信号VBias1。一般地，三极管Q1a和三极管Q1b的各项参数完全相同。
输入单元包括三极管Q3。
具体来说，第一输入单元215包括三极管Q3a。三极管Q3a的集电极与第一调节单元213的第二端及第一输出单元217的第二端连接。三极管Q3a的发射极与电流源S1连接。三极管Q3a的基极用于输入第一通信信号INA。
第二输入单元225包括三极管Q3b。三极管Q3b的集电极与第二调节单元223的第二端及第二输出单元227的第二端连接。三极管Q3b的发射极与电流源S2连接。三极管Q3b的基极用于输入第二通信信号INB。
一般地，三极管Q3a和三极管Q3b的各项参数完全相同。
如图7所示，在一些实施例中，电压跟随单元还包括电压源V。
具体来说，第一电压跟随单元219包括电压源Va。电压源Va的第一电压端与运算放大器A1a的输出端连接，电压源Va的第二电压端与运算放大器A1a的反相输入端连接。其中，电压源Va的第一电压端的电压大于电压源Va的第二电压端的电压。
进一步来说，电压源Va的第一电压端可以是正极端，电压源Va的第二电压端可以是负极端。如此，运算放大器A1a的输出端的电压等于运算放大器A1a的同相输入端的电压与电压源Va的正极端的电压之和。
第二电压跟随单元229包括电压源Vb。电压源Vb的第二电压端与运算放大器A1b的输出端连接，电压源Vb的第二电压端与运算放大器A1b的反相输入端连接。其中，电压源Vb的第一电压端的电压大于电压源Vb的第二电压端的电压。
进一步来说，电压源Vb的第一电压端可以是正极端，电压源Vb的第二电压端可以是负极端。如此，运算放大器A1b的输出端的电压等于运算放大器A1a的同相输入端的电压与电压源Vb的正极端的电压之和。一般地，电压源Va的正极端的电压和电压源Vb的正极端的电压相等，电压源Va的负极端的电压和电压源Vb的负极端的电压相等。如此，可以提高可变增益放大器20输出的放大信号中的直流电压分量的电压大小。
一般地，第一增益放大模块210中所包括的电学器件和第二增益放大模块220中所包括的电学器件完全相同，且第一增益放大模块210中的各电学器件与第二增益放大模块220中的各电学器件一一对应。相对应的两个电学器件的各项参数完全相同。此时，第一电压跟随单元219和第二电压跟随单元229可以合并在一起。合并后可变增益放大器20的电路结构图可以如图8所示。
下面结合附图8，对可变增益放大器20的完整的工作过程进行说明。在此，仍然将第一通信信号INA分解为第一直流电压分量和第一交流电压分量，将第二通信信号INB分解为第二直流电压分量和第二交流电压分量。第一直流电压分量和第二直流电压分量的电压大小相等且恒定，第一交流电压分量和第二交流电压分量的波形反相。
当三极管Q3a的基极输入第一通信信号INA的第一直流电压分量，三极管Q3b的基极输入第二通信信号INB的第二直流电压分量，三极管Q1a和三极管Q1b的基极输入第一调节信号VBias1，三极管Q2a和三极管Q2b的基极输入第二调节信号VBias2时：
三极管Q3a、三极管Q3b、三极管Q2a、三极管Q2b、三极管Q1a和三极管Q1b导通，如此，电源VDD与电流源S1之间通过电阻R1a、三极管Q1a和三极管Q3a形成通路；电源VDD与电流源S2之间通过电阻R1b、三极管Q1b和三极管Q3b形成通路。由于三极管Q3a的基极输入的电压和三极管Q3b的基极输入的电压相等，且电流源S1与电流源S2输出的电流值相等，因此三极管Q3a的发射极和三极管Q3b的发射极的电压相等。此时，连接电路230中没有电流流通。
由于电流源S1为恒流源，因此IR1a+IR2a＝IS1；其中，IR1a为电阻R1a中的电流值，IR2a为电阻R2a中的电流值，IS1为电流源S1输出的电流值。
电阻R2a的第一端的电压等于电阻R1a的第二端的电压与电压源V的正极端的电压之和。电阻R2b的第一端的电压等于电阻R1b的第二端的电压与电压源V的正极端的电压之和。
可变增益放大器20输出的第一放大信号OUTA为：
OUTA＝V1-VR1a+V2-VR2a；其中，V1为电源VDD的电压值，VR1a为电阻R1a的电压值，V2为电压源V的正极端的电压值，VR2a为电阻R2a的电压值。
又：
电阻R1a的电压值为：VR1a＝IR1aR1a；其中R1a为电阻R1a的阻值。电阻R2a的电压值为：VR2a＝IR2aR2a；其中R2a为电阻R2a的阻值。
假设电阻R1a的阻值R1a和电阻R2a的阻值R2a均为Ra，即R1a＝R2a＝Ra。将以上五个公式结合，可以得出：OUTA＝V1+V2-IS1Ra。由此可见，第一调节信号VBias1和第二调节信号Vbias2的电压大小不会影响OUTA的值。
根据同样的推导过程，可以得出：OUTB＝V1+V2-IS2Rb；其中，IS2为电流源S2输出的电流值，Rb为电阻R1b和电阻R2b的阻值。由此可见，第一调节信号VBias1和第二调节信号Vbias2的电压大小也不会影响OUTB的值。
在第一通信信号INA的第一直流电压分量与第二通信信号INB的第二直流电压分量相等且恒定不变的情况下，当三极管Q3a的基极输入第一通信信号INA的第一交流电压分量，三极管Q3b的基极输入第二通信信号INB的第二交流电压分量，三极管Q1a和三极管Q1b的基极输入第一调节信号VBias1，三极管Q2a和三极管Q2b的基极输入第二调节信号VBias2时：
假设第一交流电压分量处于波峰，第二交流电压分量处于波谷，三极管Q3a、三极管Q3b、三极管Q2a、三极管Q2b、三极管Q1a和三极管Q1b导通，如此，电源VDD与电流源S1之间通过电阻R1a、三极管Q1a和三极管Q3a形成通路；电源VDD与电流源S2之间通过电阻R1b、三极管Q1b和三极管Q3b形成通路。
由于三极管Q3a的基极输入的电压和三极管Q3b的基极输入的电压不相等，因此三极管Q3a的发射极与三极管Q3b的发射极之间存在电压差。此时，连接电路230中有电流流通。由于电阻R1a与三极管Q1a串联，电阻R1b与三极管Q1b串联，第一通信信号INA的第一直流电压分量与第二通信信号INB的第二直流电压分量相等且恒定不变，同时，在第一通信信号INA的第一交流电压分量和第二通信信号INB的第二交流电压分量的作用下，三极管Q1a与Q1b上具有幅值相同且方向相反的交流电压，电阻R1a和电阻R1b中没有交流电压，此时，有：
其中，IQ1a为三极管Q1a中的电流值，IQ1b为三极管Q1b中的电流值，IR1b为电阻R1b中的电流值。此时，可变增益放大器20输出的第一放大信号OUTA为：
其中，IQ2a为三极管Q2a中的电流值。根据该公式可知，第一放大信号OUTA仅与三极管Q2a的电流值IQ2a相关。
根据同样的推导过程，可以得出：
其中，IQ2b为三极管Q2b中的电流值。根据该公式可知，第二放大信号OUTB仅与三极管Q2b的电流值IQ2b相关。此时，通过调节第一调节信号Vbias1和第二调节信号Vbias2的电压值，可以调节IQ2a和IQ2b的电流值，从而可以调节第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB的电压大小。换句话说，此时可以通过调节第一调节信号Vbias1和第二调节信号Vbias2的电压值，调节可变增益放大器的增益倍数。
由此可见，该可变增益放大器20输入第一通信信号INA和第二通信信号INB时，可以对第一通信信号INA和第二通信信号INB的波形进行放大并输出第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB，且可以避免第一放大信号OUTA和第二放大信号OUTB的直流电压分量随着可变增益放大器20的增益倍数的变化而变化。
在本申请实施例中，可变增益放大器20包括第一增益放大模块210、第二增益放大模块220和连接电路230。连接电路230连接于第一增益放大模块210与第二增益放大模块220之间。第一增益放大模块210和第二增益放大模块220均包括：负载、调节单元、输入单元、输出单元和电压跟随单元。负载、调节单元和输入单元串联于电源VDD与电流源S之间。电压跟随单元与输出单元串联，并连接于负载与输入单元之间。输入单元的控制端输入通信信号时输入单元导通。调节单元的控制端用于输入第一调节信号，第一调节信号用于调节调节单元的电流，以调节可变增益放大器20的增益倍数。输出单元的输出端用于输出对通信信号的波形进行放大后得到的放大信号。可变增益放大器20工作时，可以避免输出的放大信号中的直流电压分量随着可变增益放大器20的增益倍数的变化而变化，从而提升可变增益放大器20对差分信号的波形放大的准确性。
可变增益放大器20还包括电压源V，电压源V可以提高电压跟随单元输出电压的大小，从而提升可变增益放大器20的放大倍数。可变增益放大器20中，用于输出第一放大信号OUTA的输出节点仅与三极管Q2a连接，不会引入额外负载，可以一定程度上减小三极管的寄生电容和寄生电阻对第一放大信号OUTA的干扰。同样的，用于输出第二放大信号OUTB的输出节点仅与三极管Q2b连接，可以一定程度上减小三极管的寄生电容和寄生电阻对第二放大信号OUTA的干扰。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可变增益放大器，其特征在于，包括：第一增益放大模块、第二增益放大模块和连接电路，所述连接电路连接于所述第一增益放大模块与所述第二增益放大模块之间；所述第一增益放大模块和所述第二增益放大模块均包括：负载、调节单元、输入单元、输出单元和电压跟随单元；
所述负载的第一端用于与电源VDD连接，所述负载的第二端与所述调节单元的第一端及所述电压跟随单元的输入端连接；
所述电压跟随单元的输出端与所述输出单元的第一端连接，所述电压跟随单元的输出电压随输入电压变化；
所述调节单元的第二端和所述输出单元的第二端均与所述输入单元的第一端连接，所述输入单元的第二端用于与电流源S连接；
所述输入单元的控制端输入通信信号时所述输入单元导通；所述调节单元的控制端用于输入第一调节信号，所述第一调节信号用于调节所述调节单元的电流，以调节所述可变增益放大器的增益倍数；所述输出单元的输出端用于输出对所述通信信号的波形进行放大后得到的放大信号；
其中，所述调节单元包括三极管Q1；所述三极管Q1的集电极与所述负载的第二端连接，所述三极管Q1的发射极与所述输入单元的第一端连接，所述三极管Q1的基极用于输入所述第一调节信号；
所述输出单元包括电阻R2和三极管Q2；所述电阻R2的第一端与所述电压跟随单元的输出端连接，所述电阻R2的第二端用于输出放大信号；所述三极管Q2的集电极与所述电阻R2的第二端连接，所述三极管Q2的发射极与所述输入单元的第一端连接，所述三极管Q2的基极用于输入第二调节信号，以调节所述可变增益放大器的增益倍数。
2.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述电压跟随单元包括：运算放大器A1；
所述运算放大器A1的同相输入端与所述负载的第二端连接，所述运算放大器A1的反相输入端和输出端均与所述输出单元的第一端连接。
3.如权利要求2所述的可变增益放大器，其特征在于，所述电压跟随单元还包括：电压源V；
所述电压源V的第一电压端与所述运算放大器A1的输出端连接，所述电压源V的第二电压端与所述运算放大器A1的反相输入端连接，所述电压源V的第一电压端的电压大于所述电压源V的第二电压端的电压。
4.如权利要求3所述的可变增益放大器，其特征在于，所述电压源V的第一电压端为正极端，电压源V的第二电压端为负极端。
5.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述负载包括电阻R1；
所述电阻R1的第一端用于与所述电源VDD连接，所述电阻R1的第二端与所述调节单元的第一端及所述电压跟随单元的输入端连接。
6.如权利要求5所述的可变增益放大器，其特征在于，所述电阻R2的阻值与所述电阻R1的阻值相等。
7.如权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，所述输入单元包括：三极管Q3；
所述三极管Q3的集电极与所述调节单元的第二端及所述输出单元的第二端连接，所述三极管Q3的发射极与所述电流源连接，所述三极管Q3的基极用于输入所述通信信号。
8.如权利要求1至7任意一项所述的可变增益放大器，其特征在于，所述连接电路包括电阻电容网络。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114578318A (zh) * 2022-03-12 2022-06-03 深圳市华怡丰科技有限公司 用于光电传感测距***的开环自动增益控制方法和电路
CN117118375B (zh) * 2023-10-23 2024-02-13 中国电子科技集团公司第五十八研究所 一种连续dB线性宽带可变增益放大器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4462003A (en) * 1983-01-10 1984-07-24 Sony/Tektronix Variable gain amplifier
CN102104367A (zh) * 2011-03-04 2011-06-22 中兴通讯股份有限公司 可变增益放大器
CN108183696A (zh) * 2018-03-06 2018-06-19 厦门优迅高速芯片有限公司 一种低压高速可编程均衡电路
CN108920779A (zh) * 2018-06-13 2018-11-30 东南大学 一种基于再生的可变增益放大器结构及其控制方法
CN112332791A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 苏州坤元微电子有限公司 一种可变增益放大器

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8324905B2 (en) * 2010-03-01 2012-12-04 Woodward, Inc. Automatic variable gain amplifier
US10848109B2 (en) * 2017-01-26 2020-11-24 Analog Devices, Inc. Bias modulation active linearization for broadband amplifiers

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4462003A (en) * 1983-01-10 1984-07-24 Sony/Tektronix Variable gain amplifier
CN102104367A (zh) * 2011-03-04 2011-06-22 中兴通讯股份有限公司 可变增益放大器
CN108183696A (zh) * 2018-03-06 2018-06-19 厦门优迅高速芯片有限公司 一种低压高速可编程均衡电路
CN108920779A (zh) * 2018-06-13 2018-11-30 东南大学 一种基于再生的可变增益放大器结构及其控制方法
CN112332791A (zh) * 2020-11-11 2021-02-05 苏州坤元微电子有限公司 一种可变增益放大器

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