可变增益的功率放大器单片微波集成电路 集成电路, 放大器, 单片, 影响

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关键字：功率放大器   单片微波集成电路   可变增益  


1 增益控制电路的设计原理

增益控制电路的作用是通过改变控制电压，达到改变放大器增益的目的。增益控制电路在放大器中的位置至关重要，若放置于放大器的末级，会由于自身的损耗而影响输出功率，放置于中间，会使放大器的中间级因无法将末级推饱和，从而影响效率。通过以上分析，将增益控制电路放置于放大器的第一级。

增益控制电路的原理如图1所示，由两个场效应晶体管(field effect transistor，FET)组成，FET1的漏极与FET2的源极连接在一起，射频信号从FET1的栅极输入，从FET2的漏极输出。图1中:Vc为控制电压;Vgs为栅压;Vdd为漏压;V1表示两个FET连接点的电压;Ids为FET1和FET2的漏极到源极的电流，图1中FET1的源极和FET2的漏极连接于同一节点，所以Ids同时流经FET1和FET2。该电路通过改变Vc的电压值来改变增益。



图1 增益控制电路拓扑图



FET工作在饱和区时的跨导gm，Ids与Vgs的关系如图2所示。FET1的栅压Vgs保持不变，则源漏电阻值的变化不会很大，在工作点的阻抗约为10Ω，由欧姆定律可知，V1的电压值由Ids决定。FET2的漏压Vds保持不变，Vc变化时，FET2的栅压相应变化，由图2的曲线可以看出，当栅压变化时，gm会产生变化，FET2的放大倍数则相应改变。同时，FET2的栅压变化时，根据图3，Ids会有较大的变化。根据之前的分析，Ids变化时，V1的值也会相应产生较大的变化，当V1小于1V时，FET1工作在图3中的线性区，增益受漏压影响较大，所以当V1变化时，FET1的放大倍数也会相应变化。这样，FET1和FET2的增益都受Vc的控制，其共同的增益变化量成为功率放大器的增益变化范围。




图2 gm，Ids与Vgs的关系曲线



图3 Vds，Vgs与Ids的关系曲线