一种用于传感器模拟前端的可编程增益放大器

基于华虹0.18μm CMOS工艺设计了一款用于传感器模拟前端的可编程增益放大器(PGA),其整体采用全差分结构来抑制传感器输出的共模噪声、直流分量以及供电电源的输出噪声。该电路由仪表放大结构轨对轨输入级、轨对轨自动调零全差分运算放大器、数字控制电路以及直流分量消除电路这四个部分构成,同时采用连续时间自动调零校准技术来降低其输入失调电压。PGA的放大倍数为5 bit调节,共12个档位,分别为1,2,4,8,…,1024,2048倍。在3.3 V电源电压下,PGA输入输出摆幅为0.2~3.1 V。在输入500 mV的直流分量条件下,在-40~125℃的温度范围内,可将直流分量抑制到47.6μV。通过Virtuoso软件进行电路设计、版图绘制以及仿真验证,后仿真结果表明,在进行100次蒙特卡罗仿真下,电源抑制比和共模抑制比在1 kHz处的平均值分别约为110.3 dB和116.1 dB,输入失调电压的1σ值约为21.3μV。

基于斩波稳定技术的可编程增益放大器

为满足模拟前端检测电路的低噪声、低失调的要求,介绍一种采用0.18μm CMOS工艺制作的基于斩波稳定技术的可编程增益放大器。采用斩波稳定技术降低失调与低频1/f噪声,利用可编程增益级提高模拟前端电路输出摆幅的利用率,以满足不同环境下的检测需求。该款放大器从1 Hz到10 kHz的等效输入噪声积分值为1.43μV,使用阻抗增强电路实现4.52 GΩ的运放输入阻抗;采用C-2C电容阵列作为可变电容阵列,可实现0~15倍最小步长1/64倍的增益调节,对于需要精细化调节增益的低噪声电路有广泛的应用场景。

一种应用于高精度ADC的可编程增益放大器的设计

设计了一种应用于高精度ADC的可编程增益放大器(PGA)。整体环路采用可调节的反馈电阻来调节增益,同时适配可调节的反馈电容来稳定环路工作带宽。内部核心运放采用折叠共源共栅级加轨对轨共源级的两级全差分结构,其输入管采用PMOS管来降低噪声,同时使用输入尾电流监控和增益提高技术来提高环路的精度。仿真结果表明,该PGA对3种不同输入幅度的信号处理后,3 dB带宽稳定在13 kHz附近,信噪比均在100 dB以上,符合高精度ADC对前端信号处理的需求。

一种71 dB动态范围的低噪声可编程增益放大器

介绍了一种采用0.18μm CMOS工艺制作的动态范围达71 dB、步长为1 dB的低噪声可编程增益放大器。为了克服传统的三运放仪表放大器共模输入范围受限的缺点,本设计采用了电流模架构,实现轨到轨的共模输入范围。内部运放采用斩波来减小其失调电压和低频1/f噪声。增益控制由粗调级和精调级两部分来实现,粗调级将电压信号转换为电流信号,精调级将电流信号恢复为电压信号,最终实现宽范围和高精度。仿真结果表明,该设计总共实现了-3 dB~68 dB的增益范围和1 dB的步长;在48 dB增益下1 Hz到100 kHz的等效输入噪声为3.573μV,1 kHz处CMRR和PSRR分别为118.9 dB和120.6 dB。

带直流漂移校正的低功耗可编程增益放大器

设计了一种应用于无线传感器网络RF射频前端芯片的可编程增益放大器(PGA)。该放大器由三级增益单元级联构成,每级单元均带直流漂移校正功能,7位数字端控制增益变化,且可灵活切断单级电源,降低PGA整体功耗。设计基于SMIC 0.18μm 1.8 V 1P6 M CMOS工艺。流片测试结果表明,该放大器工作性能良好,动态范围为0～60 dB,1 dB步进,增益以dB线性变化,最大可校正输入直流漂移为200 mV,直流漂移校正时间约为10μs,带宽为6 MHz,整体功耗仅为1.8 mW。

可编程增益放大器在小信号数据采集系统中的应用

首先介绍了可编程增益放大器的概念、特点和作用,然后给出了一个基于PC机ISA总线的数据采集卡,利用AD526实现的可编程增益放大器及与A/D模块和总线间的接口电路,并讨论了设计中应注意的事项。

低功耗电荷泵可编程增益放大器的设计与实现

提出了一种低功耗电荷泵可编程增益放大器(PGA)电路模型。通过简单数学建模和VerilogA仿真,得出了一般自动增益控制电路(AGC)优化稳定时间的条件和简化模型,通过ADC、电荷泵,进一步简化电路,降低功耗,并实现数字控制功能。根据这种设计,采用TSMC0.18μm CMOS单层多晶硅6层金属工艺,实现了一个功耗电流为1mA、线性增益范围为60dB的电荷泵可编程增益放大器。

CMOS图像传感器中可编程增益放大器的设计

设计了一个低功耗宽摆幅全差分开关电容可编程增益放大器（PGA）。该放大器可实现近似1 dB步进,0～15 dB增益变化范围,可用于CMOS图像传感器。提出了一种可调补偿电容的运算跨导放大器（OTA）,通过补偿电容调节OTA带宽,大大降低了PGA的功耗。采用TSMC3.3 V 0.18μm工艺,在20 MSPS采样率下,使用Hspice仿真。结果显示,电路功耗仅为7 mW,输出摆幅为轨至轨,精度为12位。

可编程增益放大器AD526在应变测量中的应用

在动态应变信号测试中,经常需要根据信号的幅值不断调整放大器的放大倍数,测量电路复杂,精度低。采用可编程增益放大器和单片机构成自动调整放大增益的应变测试系统,该系统可对动态小应变信号进行采集处理,测量精度高,通用性强。

电离规离子流可编程增益放大器的设计

采用前置微电流放大器和可编程增益放大器两级运放,实现电离规离子流的可编程增益放大,以满足在真空度迅速变化且动态范围较宽时对真空度的快速准确测量。介绍了微弱电流信号的放大原理、器件选择原则、单片机控制可编程增益放大器的实现方法、电路抗干扰措施等,并给出了部分测试结果。本文设计的电离规离子流放大电路具有增益动态范围宽、精度高、响应速度快等优点,为托卡马克装置的真空度快速测量系统中离子流测量电路提供了设计参考。

加速自校正直流漂移的可编程增益放大器

设计了一种应用于移动数字多媒体广播系统终端的可编程增益放大器。该可编程增益放大器采用源极反馈电阻可变的差分放大器结构，且带有直流漂移校正电路。分析了校正直流漂移时间的决定因素，通过采用双带宽切换的方法加速校正过程。分析了引发输出直流漂移发生变化的因素，设计了增益控制信号触发的双带宽控制信号发生电路。可编程增益放大器采用TSMC0.25μm CMOS工艺。仿真结果表明，放大器的动态范围为30-84db，2db步进，对输入直流漂移的校正效果为-21.45db，加速后的直流漂移校正时间约15ps。

低功耗恒定带宽可编程增益放大器的设计

随着无线智能终端功能的不断丰富，可穿戴设备、无线传感器网络、无线手持终端等得到了快速发展，如何降低射频收发机的功耗成为了越来越突出的问题。作为射频收发机重要模块的可变增益放大器，其电路设计的好坏往往直接决定了射频接收机的总体性能，在此研究并设计一种低功耗恒定带宽可编程增益放大器，该可编程增益放大器主要由2个Gm跨导单元、压控电流衰减器以及电阻阵列构成。采用两个高线性度Gm跨导单元有效减小芯片面积和功耗，并且增益变化不会导致带宽变化。在TSMC 130 nm CMOS工艺下进行了后仿真验证，实验结果显示该可编程增益放大器在1.2 V电源电压下以400μA的电流消耗实现了增益调节范围0~40 dB，增益连续调节，线性度OIP3为18.84 dB，性能良好。

可编程增益放大器MCP6S2X在多路信号采集中的应用

MCP6S2X系列是MicrochipTechnology公司推出的可编程增益放大器 ,可广泛用于多路模拟传输应用、信号采集、A/D转换驱动和信号测量系统中。文中介绍了MCP6S2X系列的结构和功能 ,并通过多路信号采集电路的比较说明了该芯片的主要特点。最后给出了一个MCP6S2X的实用电路。

UHF RFID发射机用高精度可编程增益放大器设计

采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了一种应用于超高频射频识别(UHF RFID)发射机的高精度可编程增益放大器(PGA).该PGA由增益细调级和增益粗调级级联形成.增益细调级采用闭环电阻反馈技术,实现了增益的精确控制,并提高了线性度.增益粗调级采用开环源极负反馈技术,实现了增益的粗略控制,并降低了功耗.仿真结果表明,在1.8V工作电压下,整个可编程增益放大器的功耗为2.69mW,增益动态范围为-12~24dB,步长为1dB,增益误差【0.02dB;-12dB增益下输入1dB压缩点为-5.54dBm.

一种高线性度宽带可编程增益放大器

设计了一种应用于超宽带无线接收机的高线性度宽带可编程增益放大器(PGA),该PGA采用线性度增强型源简并结构的放大器加电阻衰减网络的结构,增益的调节分两步完成,PGA Core实现6dB增益调节步长,电阻衰减网络实现1dB增益调节步长,PGA Core电路采用线性度增强型源简并结构放大器,提高PGA的线性度。PGA采用SMIC 0.18μm混合信号CMOS工艺,1.8 V电源电压供电,仿真结果表明,该PGA增益范围-4~28dB,1dB步进,3dB带宽大于280 MHz,最大增益时输出三阶交调点(OIP3)25.7dBm,噪声系数(NF)22.24dB,总体电路消耗10.4 m A电流,芯片有效面积0.2 mm^2。

一种高精度宽带可编程增益放大器设计

基于SMIC180m混合信号CMOS工艺，1．8V电源电压供电，设计了一种应用于射频前端芯片的高精度宽带全差分可编程增益放大器（PGA）．该PGA采用四级级联结构，且带有直流失调校准电路和可驱动50Q电阻负载的超级源随器．流片测试结果表明，该PGA性能良好，由六位数字控制字实现0～50dB增益范围变化，1dB步进，步长误差小于0．2dB，1dB带宽大于75MHz，3dB带宽大于110MHz，放大电路部分消耗9mA电流，输出buffer电路部分消耗8mA电流。

多模多频收发机中可编程增益放大器的设计

设计了一种基于运算放大器和电阻反馈网络的宽带全差分可编程增益放大器。该可编程增益放大器（PGA）采用三级级联结构,实现增益为1~57 dB可变,步长为2 dB。PGA中运放采用零点补偿法扩展带宽,整个PGA带宽达30 MHz。芯片采用IBM 0.13μm标准CMOS工艺实现,电源电压为2.5 V,功耗为62 mW。

用于DTV接收机的dB线性可编程增益放大器

针对DTV零中频接收机的系统要求，通过构造串并联相结合的退化电阻网络设计了一个高线性，宽增益变化范围的dB线性CMOS可编程增益放大器（PGA，Programmable Gain Amplifier）。此可编程增益放大器在SMIC0.18μm CMOS工艺下实现，增益变化范围为0-60dB，最小增益步进0.5dB，带6pF电容负载时-3dB带宽为1.5MHz，且带宽恒定。在增益变化范围内，当输出差分峰峰值为1V时，三阶交调失真在-60dB以下。此PGA在3.3V电压下工作，功耗小于4mW。

用于加速度计接口电路的可编程增益放大器

在传统开关电容可编程放大器基础上,利用分时复用、分时输出的技术,设计了一种新型可编程增益放大器。相比传统开关电容可编程放大器,该放大器能实现连续信号输出,实现的全差分结构能有效抑制共模噪声。采用相关双取样技术,消除了失调和低频噪声。采用程序控制开关电容阵列,实现了不同的放大倍数。该放大器采用0.18μm CMOS工艺,电源电压为3.3 V。仿真结果表明,实现了近似0.05 dB步进、0~17.5 dB的增益变化范围,可调增益达1 024种。在1 kHz频率时,输出噪声为42.68 nV·Hz^-1/2。

一种用于低边电流检测的可编程增益放大器

基于0.5μm BCD工艺,设计了一种用于低边电流检测的可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier,PGA)。采用了电流模闭环可编程增益放大器结构,将传统电压模反馈电阻网络对采样电路的漏电流影响减小到纳安级别。设计了一种全差分高精度可变跨导放大器,给PGA提供了更加精准的可变增益。仿真结果表明,PGA放大倍数为4时,测量误差为0.2%,PGA放大倍数为256时,测量误差为3.11%,总谐波失真小于0.021%,芯片面积为1.5 mm×1.5 mm。