基于BiCMOS寬動態可變增益放大器的設計

圖3中：
(W／L)P2>(W／L)P1， (W／L)N2>(W／L)N1
電路工作時以N管為例：開始Vc=0，此時Vgs-Vth0，所有N管截止。當Vc上升到剛好使0Vgs2-VthVds2時，Vgs1Vgs2，Vds1=Vds2，N2先導通，N1截止。N2管處在飽和區，等效電阻為：

并聯在射極，使射極電阻Rs減小。當控制電壓Vc繼續上升時，N1管才導通，Rs進一步減小。通過選擇管子寬長比，保證并聯電阻Ron2R-on1，導通后阻值變化先快后慢，很好的控制了單個電阻值變化對整體阻值的影響，保證了精度，P管導通情況反之。增益如下：

Vc增加時，N管逐個導通Rs減小，P管逐個截止Rc變大，Av變大。因Vc控制Rc，Rs同時變化，可實現在較小范圍控制條件下實現較大輸出動態范圍變化。
1．3 控制電路
為了盡量降低噪聲系數，調整增益范圍，設計如下電路，產生互延遲的控制電壓V1，V2，從第二第三級起控，保證第一級處在較大增益處。如圖4所示。

C1，C2分別經Q5，Q4充電使Vc1=Vc2=Vb=4 V，當Iin>O時，兩路分別和由Q8，Q7構成的電流鏡形成放電回路，分流控制電容電壓值。電容電壓為：

P1，P2組成電流鏡給C1充電，減小分流帶來的影響，使Iin很小時，V1能基本維持不變，產生延遲作用。
電流鏡如下：

當Iin足夠大時，電容電壓下降經二極管Q5，Q4箝位，保持在O．7 V左右。為了控制輸入電流在一定范圍，可以選擇合適的電阻比值和電流鏡大小。偏置部分電路未畫出。

2 版圖設計和仿真結果
使用HSpice電路仿真軟件在UMC 0．5μmBiCMOS工藝庫下仿真。在Vb=4 V下對控制電路進行直流分析，圖5為控制電壓隨輸入電流大小變化關系圖。從圖中可看出，無放電回路時C1，C2充電在Vb=4 V，當0Iin30μA時，C2通過Q7放電V2開始下降，而V1則由電流鏡補償，電壓得到補充，V1下降緩慢有一個延遲過程，V1>V2；當30μAIin70 μA時，V1和V2以同步速率下降；當輸入電流大于70μA時，兩電壓下降最終箝位在Vds=O．7 V。