CN102684621B - 可变增益放大器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种可变增益放大器，涉及电子电路领域，该可变增益放大器的输出电流与控制电压之间的对数线性较为理想。该可变增益放大器包括包括拟合差分模块组以及偏移电压输出模块，其中，所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数。

Description

可变增益放大器

技术领域

本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种可变增益放大器。

背景技术

可变增益放大器广泛应用于通信电路和声频/视频模拟信号处理电路中，一般需要可变增益放大器的输出电流与控制电压之间成指数型比例的可变增益，以分贝值为刻度时，增益曲线为一条直线，通常被称为对数线性(Linear-in-dB)。同时，还需可变增益放大器具有大的输出增益范围、大的输出动态范围、低噪声、低电压和低功耗。可变增益放大器的性能优劣直接影响到系统的性能，而对可变增益放大器的指标，要求多且高，使得设计性能良好的可变增益放大器是比较困难的。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中的可变增益放大器的输出电流与控制电压之间的对数线性不理想，不能很好地满足实际使用中对可变增益放大器的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种可变增益放大器，该可变增益放大器的输出电流与控制电压之间的对数线性较为理想。

为解决上述技术问题，本发明可变增益放大器采用如下技术方案：

一种可变增益放大器，包括拟合差分模块组以及偏移电压输出模块，其中，

所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数，且满足：

I_out(s-1)=I_in(s)，其中s大于1，小于等于n，I_out(s-1)表示第s-1个拟合差分模块的输出电流，I_in(s)表示第s个拟合差分模块的输入电流，而所述拟合差分模块组的第一个拟合差分模块的输入电流I_in(1)为所述基准电流，所述拟合差分模块组的第n个拟合差分模块的输出电流为所述可变增益放大器的输出电流；

所述偏移电压输出模块用于向所述多个拟合差分模块分别输入所述偏移电压，并且满足V₂-V₁=…=V_s-V_s-1…=V_n-V_n-1，其中V_s表示所述偏移电压输出模块向第s个拟合差分模块输入的偏移电压。

在本发明实施例的技术方案中，所述可变增益放大器包括拟合差分模块组以及偏移电压输出模块，其中，所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数，且满足：I_out(s-1)=I_in(s)，其中s大于1，小于等于n，I_out(s-1)表示第s-1个拟合差分模块的输出电流，I_in(s)表示第s个拟合差分模块的输入电流，而所述拟合差分模块组的第一个拟合差分模块的输入电流I_in(1)为所述基准电流，所述拟合差分模块组的第n个拟合差分模块的输出电流为所述可变增益放大器的输出电流；偏移电压输出模块，用于向所述多个拟合差分模块分别输入所述偏移电压，并且满足V₂-V₁=…=V_s-V_s-1…=V_n-V_n-1，其中V_s表示所述偏移电压输出模块向第s个拟合差分模块输入的偏移电压。当所述可变增益放大器工作时，所述偏移电压输出模块向各拟合差分模块输送对应的偏移电压，在各自对应的偏移电压的作用下，级联的各拟合差分模块输出与控制电压呈较为理想的对数线性关系的输出电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，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为本发明实施例中可变增益放大器的结构示意图；

图2为本发明实施例中拟合差分模块的结构示意图；

图3为本发明实施例中驱动电压输出模块的结构示意图；

图4为本发明实施例中偏移电压输出模块的结构示意图；

图5为本发明实施例中拟合差分模块的第一镜像电流源的结构示意图；

图6为本发明实施例中拟合差分模块的拟合差分子模块的结构示意图一；

图7为本发明实施例中拟合差分模块的拟合差分子模块的结构示意图二；

图8为本发明实施例中拟合差分模块的第二镜像电流源的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种可变增益放大器，如图1所示，该可变增益放大器共设置有三个输入端，分别为控制电压V_ctrl输入端、基准电流I_ref输入端、带隙电流I_b输入端以及带隙电压V_b输入端。

具体地，如图1所示，所述可变增益放大器包括拟合差分模块组以及偏移电压输出模块，其中，

所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数，且满足：

I_out(s-1)=I_in(s)，其中s大于1，小于等于n，I_out(s-1)表示第s-1个拟合差分模块的输出电流，I_in(s)表示第s个拟合差分模块的输入电流，而所述拟合差分模块组的第一个拟合差分模块的输入电流I_in(1)为所述基准电流，所述拟合差分模块组的第n个拟合差分模块的输出电流为所述可变增益放大器的输出电流；

所述偏移电压输出模块用于向所述多个拟合差分模块分别输入所述偏移电压，并且满足V₂-V₁=…=V_s-V_s-1…=V_n-V_n-1，其中V_s表示所述偏移电压输出模块向第s个拟合差分模块输入的偏移电压。

在本发明实施例中，所述偏移电压输出模块的具体结构可如图2所示，所述偏移电压输出模块中设置有n个串联的电阻，所述n个电阻分别为r₁、r₂、…r_n，其中，r₁=r₂=……=r_n-1，一个由所述可变增益放大器的外界流入的带隙电流I_b流经各个电阻，除去r_n接地的一端外，每个电阻的一端为所述偏移电压输出模块的一个偏移电压输出端，故而该偏移电压输出模块共设置有n个偏移电压输出端，分别输出偏移电压V₁，V₂，…，V_n。在本发明实施例的偏移电压输出模块中，由于r₁=r₂=……=r_n-1，故而有V₂-V₁=…=V_s-V_s-1...=V_n-V_n-1=I_b×r₁，为了方便描述，可将带隙电流I_b×r₁命名为V_r。

如图1所示，所述可变增益放大器还包括：

驱动电压输出模块，所述驱动电压输出模块具有n个驱动电压输出端，所述n个驱动电压输出端分别与所述n个拟合差分模块相连，用于向所述n个拟合差分模块的拟合差分子模块输出与所述可变增益放大器的控制电压成比例的驱动电压V_c。

如图3所示，所述驱动电压输出模块包括第一驱动电压输出子模块101以及第二驱动电压输出子模块102，所述第一驱动电压输出子模块101或所述第二驱动电压输出子模块102向所述n个拟合差分模块的拟合差分子模块输出驱动电压V_c。

具体地，如图3所示，所述第一驱动电压输出子模块101包括第一电阻R₁、第二电阻R₂、第一运算放大器、第三电阻R₃、第一电容C₁、第四电阻R₄、第五电阻R₅以及第一场效应管M₁：

所述第一电阻R₁的一端与所述可变增益放大器的控制电压V_ctrl输入端相连，所述第一电阻R₁的另一端与第二电阻R₂的一端相连；

所述第二电阻R₂与所述第一电阻R₁相相连的一端与第一运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻R₂的另一端接地；

所述第一运算放大器的同相输入端与第五电阻R₅的一端相连，并通过所述第五电阻R₅接地，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第二电阻R₂的一端相连，所述第一运算放大器的输出端同时与第一场效应管M₁的栅极以及所述第三电阻R₃相连，并且所述第一运算放大器的输出端通过所述第三电阻R₃与第一电容C₁相连；

所述第一电容C₁的一端与所述第三电阻R₃的一端相连，所述第一电容C₁的另一端与所述第一场效应管的漏极以及所述驱动电压V_c的输出端相连；

所述第一场效应管M₁的栅极与所述第一运算放大器的输出端相连，所述第一场效应管M₁的源级、衬底与高电平相连，所述第一场效应管M₁的漏极与所述驱动电压Ｖ_ｃ的输出端相连并通过所述第四电阻R₄和所述第五电阻R₅接地相连。

另外，如图3所示，所述第二驱动电压输出子模块102包括第二场效应管M₂、第二电容C₂、第二运算放大器、第六电阻R₆、以及第七电阻R₇：

所述第二场效应管M₂的源级、衬底与所述第一场效应管M₁的漏极以及驱动电压Ｖ_c的输出端相连，所述第二场效应管M₂的栅极与第二运算放大器的输出端相连，所述第二场效应管M₂的漏极与所述第一运算放大器的同相输入端相连；

所述第二电容C₂的一端与所述第二运算放大器的输出端以及所述第二场效应管Ｍ₂的栅极相连，所述第二电容C₂的另一端接地；

所述第二运算放大器的同相输入端与所述可变增益放大器的带隙电压V_b输入端相连，所述第二运算放大器的反相输入端通过第七电阻R₇接地，以及通过第六电阻R₆与驱动电压Ｖ_c的输出端相连。

所述驱动电压输出模块的具体工作过程如下：

在第一驱动电压输出子模块101中，第一场效应管M₁在高电平V_cc的作用下导通，其中，高电平V_cc的值可根据实际需要选取，对其的值的要求为能够使得M₁导通，在不进行特殊说明时，通常默认为5伏特。由于该高电平V_cc的值稳定不变，故而，该高电平V_cc可由可变增益放大器内置的电压源来提供。

在第二驱动电压输出子模块102中，第二场效应管M₂受控于所述驱动电压输出模块输出的驱动电压V_c，通常，可设置为当V_c的值大于或等于所述拟合差分模块所能正常工作的所需的驱动电压V_c的值时，M₂导通，此时所述第一驱动电压输出子模块无法正常工作，由第二驱动电压输出子模块102向所述拟合差分子模块输出一特定值的驱动电压V_c，此时的V_c与可变增益放大器内部向第二运算放大器提供的带隙电压V_b有关。

具体地，有：

M₁导通并且M₂未导通时，第一运算放大器与第四电阻R₄组成一个闭环回路，其中，第一运算放大器的反相输入端与第一电阻R₁的一端相连，输入第一运算放大器的反相输入端的电压为V_ctrl×R₂/（R₁+R₂），第一运算器的同相输入端与第四电阻R₄的一端相连，输入第一运算放大器的同相输入端的电压为V_C×R₅/（R₄+R₅），由于第一运算放大器与第四电阻R₄组成的闭环回路工作在线性状态，故而V_ctrl×R₂/（R₁+R₂）=V_c×R₅/（R₄+R₅），故有V_c=V_ctrl×[R₂/(R₁+R₂)]×[(R₄+R₅)/R₅]（1）。

当V_ctrl过大导致V_c的值大于或等于所述拟合差分模块能正常工作时所能承受的最大的驱动电压V_c的值时，M₂导通，R₄近似被M₂短路，式子（1）不成立。同时，由于第二运算放大器的同相输入端输入一稳定的带隙电压V_b，反相输入端输入电压为V_c×R₇/（R₆+R₇），且此时第二运算放大器以及R₆和M₂组成的闭环回路工作在线性状态，故而V_c×R₇/（R₆+R₇）=V_b，故有V_c=V_b×（R₆+R₇）/R₇，此时V_c的值与V_ctrl的实际输入的值无关。由于V_c=V_b×（R₆+R₇）/R₇，而带隙电压V_b、第六电阻R₆以及第七电阻R₇的值恒定，故而驱动电压V_C的值固定不变，通常，为了保证第二场效应管M₂的导通以及拟合差分模块的正常工作，可将V_c的值固定为保证所述拟合差分模块能正常工作时所能承受的最大的驱动电压V_c的值。

需要说明的是，在实际使用过程中，V_ctrl过大的情况发生的可能性较小，因而，在下文中，默认驱动电压V_c=V_ctrl×[R₂/(R₁+R₂)]×[(R₄+R₅)/R₅]。

另外，由图3可看出第一驱动电压输出子模块101和第二驱动电压输出子模块102中均设置有电容，第一驱动电压输出子模块101包含第一电容C₁，第二驱动电压输出子模块包含第二电容C₂，第一电容C₁为第一运算放大器输出的电压进行相位补偿，保证所述第一运算放大器输出的电压的稳定性；第一电容C₁为第一运算放大器输出的电压进行相位补偿，保证所述第一运算放大器输出的电压的稳定性；第二电容C₂为第二运算放大器输出的电压进行相位补偿，保证所述第二运算放大器输出的电压的稳定性。

如图1所示，所述可变增益放大器还包括拟合差分模块组，其中，

所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数，且满足：

I_out(s-1)=I_in(s)，其中s大于1，小于等于n，I_out(s-1)表示第s-1个拟合差分模块的输出电流，I_in(s)表示第s个拟合差分模块的输入电流，而所述拟合差分模块组的第一个拟合差分模块的输入电流I_in(1)为所述基准电流，所述拟合差分模块组的第n个拟合差分模块的输出电流为所述可变增益放大器的输出电流I_out。

所述可变增益放大器的输出电流I_out与其输入的控制电压V_ctrl具有较为理想的对数线性。

需要说明的是，本发明实施例中的级联的拟合差分模块的个数可根据实际情况进行选择，一般来说，通常选取六或七个拟合差分模块进行级联，即可使得最末一个拟合差分模块的输出电流与所述可变增益放大器的输入的控制电压V_ctrl之间具有较为理想的对数线性特性。并且，本发明实施例中的多个拟合差分模块均具有相同的特征电路，其功能也一样。

进一步的，如图4所示，所述n个拟合差分模块中的任一个拟合差分模块包括：

第一镜像电流源，用于接入所述拟合差分模块的输入电流并向所述拟合差分模块的拟合差分子模块输出稳定的第一偏置电流，所述第一偏置电流与所述拟合差分模块的输入电流之间具有倍数关系，所述第一镜像电流源的输出端与拟合差分子模块的电流输入端相连；

拟合差分子模块，用于扩大所述拟合差分子模块的输入电流与所述可变增益放大器的控制电压之间呈对数线性的区域，所述拟合差分子模块的输出端与第二镜像电流源的输入端相连；

第二镜像电流源，用于接入所述拟合差分子模块的输出电流并输出稳定的第二偏置电流，所述第二偏置电流与所述拟合差分子模块的输出电流之间具有倍数关系，其中，当所述拟合差分模块非第n拟合差分模块时，所述拟合差分模块的所述第二镜像电流源的输出端与下一级所述拟合差分模块的电流输入端相连；当所述拟合差分模块为第n拟合差分模块时，所述拟合差分模块的所述第二镜像电流源的输出端为所述可变增益放大器的电流输出端。

进一步的，如图5所示，所述拟合差分模块的第一镜像电流源的结构具体为（以第n拟合差分模块为例，其余各拟合差分模块的第一镜像电流源与第n拟合差分模块的第一镜像电流源具有相同的特征电路）：

第三场效应管M₃的栅极与第四场效应管M₄的栅极相连，第八电阻R₈的一端与M₃的漏极相连，R₈的另一端接地；第九电阻R₉的一端与M₄的漏极相连，R₉的另一端接地。

如图5所示，该第n拟合差分模块的第一镜像电流源接入来自上一个拟合差分模块的，即第（n-1）拟合差分模块的输出电流I_out(n-1)作为输入电流，I_out(n-1)流入第n拟合差分模块的M₃的源级，之后，经过第一镜像电流源的作用后，从M₄的源级输出，此为第一偏置电流。其中，M₃和M₄为同类型的N沟道绝缘栅型场效应管，且M₃和M₄的沟道宽长比为A_n，而R₈和R₉为阻值比为A_n的同类型电阻，故而，当从M₃的源级流入的电流为I_out(n-1)时，从M₄的源级流出的第一偏置电流为A_n×I_out(n-1)，通常A_n为整数，当A_n大于1时，相当于该第一镜像电流源对输入的I_out(n-1)进行了放大。

需要说明的是，前文中的A_n的取值可根据实际情况进行选取，在不需要第一镜像电流源对其的输入电流进行放大时，A_n的值通常取为1，即此时M₃和M₄是相同的N沟道绝缘栅型场效应管；各拟合差分模块的A_n可根据实际情况具体设置为不同的值，通常，可将A_n取为1。

另外，当拟合差分模块为第1拟合差分模块时，该第1拟合差分模块的第一镜像电流源的M₃的源级与所述可变增益放大器的基准电流输入端I_ref相连，故第1拟合差分模块的第一镜像电流源的输入电流为外界输送给可变增益放大器的基准电流I_ref。

第n拟合差分模块的拟合差分子模块的输入电流端与所述第n拟合差分模块的第一镜像电流源的输出电流端相连，则来自第（n-1）拟合差分模块的电流I_out(n-1)经过第n拟合差分模块的第一镜像电流源的作用后，A_n×I_out(n-1)流入所述第n拟合差分模块的拟合差分子模块，该拟合差分子模块用于扩大其输入电流A_n×I_out(n-1)与所述可变增益放大器的控制电压V_ctrl之间呈对数线性的区域，所述拟合差分子模块的结构如图6所示，拟合差分子模块中的三个场效应管为参数相同的场效应管，其中一个场效应管的栅极输入与所述控制电压V_ctrl呈一定比例的驱动电压V_c，另外两个场效应管的栅极输入偏移电压V_n，同时，其中一个栅极输入偏移电压V_n的场效应管的源级与某一高电平V_cc2相连，该高电平V_cc2通过相连的场效应管作用于所述拟合差分子模块的A_n×I_out(n-1)的输入端，使得所述拟合差分子模块的A_n×I_out(n-1)的输入端的电压近似并略小于V_cc2，从图6中可以看到，A_n×I_out(n-1)自栅极分别输入驱动电压V_c和偏移电压V_n的两个场效应管的漏极输入，在驱动电压V_c和偏移电压V_n的共同作用下，从栅极分别输入驱动电压V_c和偏移电压V_n的两个场效应管的源级输出电流为I_n，I_n=A_n×I_out(n-1)×e^tanh(x)，其中，x=（V_c-V_n）/V_t，V_t为拟合差分子模块中的场效应管的热电压。

又因为，e^tanh(x)≈b+a×tanh(x)，其中，参数b和a是为了提高约等式左边和右边的拟合精度引进的常数，故而，其中，V_n=V₁+(n-1)×V_r。

所述第n拟合差分模块的拟合差分子模块的输出电流In流入第n拟合差分模块的第二镜像电流源中，所述第二镜像电流源的结构如图8所示，第二镜像电流源中的第五场效应管M₅的栅极与第六场效应管M₆的栅极相连，第十电阻R₁₀的一端与M₅的源级相连，R₁₀的另一端接高电平V_cc3；第十一电阻R₁₁的一端与M₆的源级相连，R₉的另一端接高电平V_cc3。

第n拟合差分模块的拟合差分子模块的输出电流由第n拟合差分模块的第二镜像电流源的M₅的漏极流入，由于M₅和M₆为同类型的P沟道绝缘栅型场效应管，且M₅和M₆的沟道宽长比为B_n，而R₁₀和R₁₁为阻值比为B_n的同类型电阻，故而，当从M₅的漏极流入的电流为I_n时，从M₆的漏极流出的电流为B_n×I_n，由此，第n拟合差分模块的第二镜像电流源输出的第二偏置电流B_n×I_n与所述拟合差分子模块的输出电流I_n之间具有B_n倍数关系。通常B_n为整数，当B_n大于1时，相当于该第一镜像电流源对输入的I_n进行了放大。

需要说明的是，前文中的B_n的取值可根据实际情况进行选取，在不需要第二镜像电流源对其的输入电流进行放大时，B_n的值通常取为1，即此时M₅和M₆是相同的N沟道绝缘栅型场效应管；各拟合差分模块的B_n可根据实际情况具体设置为不同的值，通常，可将B_n取为1。

需要说明的是，由于I_n是由栅极分别输入驱动电压V_c和偏移电压V_n的两个场效应管的源级输出的电流，该两个场效应管的源级处的电压大约为V_cc2，在前文中提到过，本发明实施例的可变增益放大器是通过将多个拟合差分模块级联，使得最末一个拟合差分模块输出的电流与控制电压V_ctrl具有较为理想的对数线性关系，并且，如图6以及前一段的分析可知，每一级拟合差分模块的拟合差分子模块的输出电流I_out(s)是自场效应管的源级输出的，由场效应管的基本知识知，场效应管正常工作时，源级的电压略高于漏极的电压，若是直接在拟合差分子模块的输出端接上下一级拟合差分模块的拟合差分子模块，为了使得下一级拟合差分模块的拟合差分子模块能正常工作，需提高下一级拟合差分模块的拟合差分子模块内的高电平的输出电压，若不采取任何手段直接将多个拟合差分子模块级联，意味着需要对多个拟合差分子模块中的高电平的输出电压进行设置，并且每一级拟合差分子模块中的高电平输出的电压值都需高于前一级拟合差分子模块的高电平输出的电压值，加大了本发明实施例的可变增益放大器的实现的难度。

为解决这一问题，现有技术的惯用手段是在所述拟合差分模块的拟合差分子模块的电流输入端相连一个镜像电流源，即本发明实施例中的第一镜像电流源，在拟合差分子模块的电流输出端相连一个镜像电流源，即本发明实施例中的第二镜像电流源，第一镜像电流源与第二镜像电流源不仅可以放大、稳定拟合差分模块中的电流的值，还可以通过第一镜像电流源和第二镜像电流源中的各个电阻调整电流流经的节点的电压值，降低由拟合差分子单元输出的电流I_out(s)的伴随电压，各拟合差分子模块中的高电平输出的电压值可以统一，方便了所述可变增益放大器的实现。

进一步的，所述拟合差分子模块的结构还可如图7所示，即将图6中的参数相同的场效应管替换为参数相同的半导体三极管。

第n拟合差分模块的第二镜像电流源的输出电流，即第二偏置电流为可变增益放大器的输出电流I_out，即 $I_{\mathrm{out}}=B_n\×I_n\≈A_n\×B_n\×[b+a\×\tanh \left(\frac{V_c-V_n}{V_t}\right)],$ 又由于n个拟合差分模块级联，并且V_n=V₁+(n-1)×V_r，故有 $I_{\mathrm{out}}\≈I_{\mathrm{ref}}\×[A_1\×B_1\×(b+a)\×\tanh \left(\frac{V_c-V_1}{V_t}\right)]\×[A_2\×B_2\×(b+a)\×\tanh \left(\frac{V_c-V_1-V_r}{V_t}\right)]\×\·\·\·\×\{A_n\×B_n\×(b+a)\×\tanh [\frac{V_c-V_1-(n-1)\×V_r}{V_t}\left]\right\}$

其中，I_ref为输入所述可变增益放大器的具有温度特性的偏置电流。进一步的，由e^tanh(x)≈b+a×tanh(x)有：

$I_{\mathrm{out}}\≈\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Π}}}(A_i\×B_i)\×I_{\mathrm{ref}}\×e^{\underset{j=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}\tanh \left(\frac{V_c-V_1-j\×V_r}{V_t}\right)}.$

由于驱动电压V_c与控制电压V_ctrl具有线性关系，故由上式可知，所述可变增益放大器最终的输出电流I_out与控制电压V_ctrl具有对数线性关系。

在本实施例的技术方案中，所述可变增益放大器包括拟合差分模块组以及偏移电压输出模块，其中，所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数，且满足：I_out(s-1)=I_in(s)，其中s大于1，小于等于n，I_out(s-1)表示第s-1个拟合差分模块的输出电流，I_in(s)表示第s个拟合差分模块的输入电流，而所述拟合差分模块组的第一个拟合差分模块的输入电流I_in(1)为所述基准电流，所述拟合差分模块组的第n个拟合差分模块的输出电流为所述可变增益放大器的输出电流；所述偏移电压输出模块用于向所述多个拟合差分模块分别输入所述偏移电压，并且满足V₂-V₁=…=V_s-V_s-1…=V_n-V_n-1，其中V_s表示所述偏移电压输出模块向第s个拟合差分模块输入的偏移电压。当所述可变增益放大器工作时，所述偏移电压输出模块向各拟合差分模块输送对应的偏移电压，在各自对应的偏移电压的作用下，级联的各拟合差分模块输出与控制电压呈较为理想的对数线性关系的输出电流。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种可变增益放大器，其特征在于，包括拟合差分模块组以及偏移电压输出模块，其中，

所述拟合差分模块组用于在驱动电压和偏移电压的控制下，根据基准电流输出所述可变增益放大器的输出电流，所述拟合差分模块组中包括n个拟合差分模块，所述n个拟合差分模块依次级联，其中n为大于1的任意正整数，且满足：

I_out(s-1)＝I_in(s)，其中s大于1，小于等于n，I_out(s-1)表示第s-1个拟合差分模块的输出电流，I_in(s)表示第s个拟合差分模块的输入电流，而所述拟合差分模块组的第一个拟合差分模块的输入电流I_in(1)为所述基准电流，所述拟合差分模块组的第n个拟合差分模块的输出电流为所述可变增益放大器的输出电流；

所述偏移电压输出模块用于向所述n个拟合差分模块分别输入所述偏移电压，并且满足V₂-V₁＝…＝V_s-V_s-1…＝V_n-V_n-1，其中V_s表示所述偏移电压输出模块向第s个拟合差分模块输入的偏移电压；

其中，所述驱动电压与可变增益放大器的控制电压成比例；所述可变增益放大器的输出电流与所述可变增益放大器的控制电压呈对数线性关系。

2.根据权利要求1所述的可变增益放大器，其特征在于，

所述拟合差分模块包括：

第一镜像电流源，用于接入所述拟合差分模块的输入电流并向所述拟合差分模块的拟合差分子模块输出稳定的第一偏置电流，所述第一偏置电流与所述拟合差分模块的输入电流之间具有倍数关系，所述第一镜像电流源的输出端与拟合差分子模块的电流输入端相连；

拟合差分子模块，用于扩大所述拟合差分子模块的输入电流与所述可变增益放大器的控制电压之间呈对数线性的区域，所述拟合差分子模块的输出端与第二镜像电流源的输入端相连；

第二镜像电流源，用于接入所述拟合差分子模块的输出电流并输出稳定的第二偏置电流，所述第二偏置电流与所述拟合差分子模块的输出电流之间具有倍数关系，其中，当所述拟合差分模块非第n拟合差分模块时，所述拟合差分模块的所述第二镜像电流源的输出端与下一级所述拟合差分模块的电流输入端相连；当所述拟合差分模块为第n拟合差分模块时，所述拟合差分模块的所述第二镜像电流源的输出端为所述可变增益放大器的电流输出端。

3.根据权利要求2所述的可变增益放大器，其特征在于，还包括：

驱动电压输出模块，所述驱动电压输出模块具有n个驱动电压输出端，所述n个驱动电压输出端分别与所述n个拟合差分模块的拟合差分子模块相连，用于向所述n个拟合差分模块的拟合差分子模块输出与所述可变增益放大器的控制电压成比例的驱动电压。

4.根据权利要求3所述的可变增益放大器，其特征在于，所述驱动电压输出模块包括：

第一驱动电压输出子模块以及第二驱动电压输出子模块，所述第一驱动电压输出子模块或所述第二驱动电压输出子模块向所述n个拟合差分模块的拟合差分子模块输出与所述可变增益放大器的控制电压成比例的驱动电压。

5.根据权利要求4所述的可变增益放大器，其特征在于，所述第一驱动电压输出子模块包括：第一电阻、第二电阻、第一运算放大器、第三电阻、第一电容、第四电阻、第五电阻以及第一场效应管，其中；

所述第一电阻的一端与所述可变增益放大器的控制电压输入端相连，所述第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连；

所述第二电阻与所述第一电阻相相连的一端与第一运算放大器的反相输入端相连，所述第二电阻的另一端接地；

所述第一运算放大器的同相输入端与第五电阻的一端相连，并通过所述第五电阻接地，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第二电阻的一端相连，所述第一运算放大器的输出端同时与第一场效应管的栅极以及所述第三电阻相连，并且所述第一运算放大器的输出端通过所述第三电阻与第一电容相连；

第一电容，所述第一电容的一端与所述第三电阻的一端相连，所述第一电容的另一端与所述第一场效应管的漏极以及所述驱动电压的输出端相连；

第四电阻，所述第四电阻的一端与所述n个拟合差分模块的所述拟合差分子模块的驱动电压输入端相连，所述第四电阻的另一端以及第五电阻的一端相连；

第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第一运算放大器的同相输入端以及所述第四电阻的一端相连，所述第五电阻的另一端接地；

第一场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述第一运算放大器的输出端相连，所述第一场效应管的源级、衬底与高电平相连，所述第一场效应管的漏极与驱动电压的输出端相连并通过所述第四电阻和所述第五电阻接地相连。

6.根据权利要求5所述的可变增益放大器，其特征在于，所述第二驱动电压输出子模块包括第二场效应管、第二电容、第二运算放大器、第六电阻、以及第七电阻，其中：

所述第二场效应管的源级、衬底与所述第一场效应管的漏极以及驱动电压的输出端相连，所述第二场效应管的栅极与第二运算放大器的输出端相连，所述第二场效应管的漏极与所述第一运算放大器的同相输入端相连；

所述第二电容的一端与所述第二运算放大器的输出端以及所述第二场效应管的栅极相连，所述第二电容的另一端接地；

所述第二运算放大器的同相输入端与所述可变增益放大器的带隙电压输入端相连，所述第二运算放大器的反相输入端通过第七电阻接地，以及通过第六电阻与驱动电压的输出端相连。