模拟技术中的应用于DVB－T调谐器的CMOS可变增益中频放大器

在地面数字电视广播(DVB－T)系统的中，由于各种因素的影响，DVB－T调谐器(Tuner)接收到的信号往往会有较大的强弱变化。这就需要设计一种自动增益控制(AGC)电路，它能根据输入信号的大小变化调节接收机的增益，在系统输出端保持一个稳定的输出信号。在AGC系统中，可变增益放大器是其核心组成部分，直接决定了系统的性能。同时，由于DVB－T系统采用了比较复杂的OFDM编码方式，因此接收机必须有较高的输出信噪比即较低的噪声系数和不低于8MHz的信号带宽。 　　本文采用TSMC O．18Dm RF CMOS工艺设计了一个适用于DVB－T Tuner的可变增益中频放大器。该电路实现了对数增益随控制 在模拟技术领域，针对DVB-T（Digital Video Broadcasting - Terrestrial）调谐器的应用，CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）可变增益中频放大器扮演着至关重要的角色。DVB-T是一种地面数字电视广播标准，利用正交频分复用（OFDM）编码方式传输数据，这要求接收机具有高度的稳定性和灵敏度。由于信号在传播过程中受到各种因素的影响，如多径衰落和干扰，导致接收到的信号强度波动较大。为了解决这个问题，设计者引入了自动增益控制（Automatic Gain Control，AGC）电路。 AGC电路的关键元件就是可变增益放大器（Variable Gain Amplifier，VGA），它的主要任务是根据输入信号的幅度变化来调整放大器的增益，以确保系统输出的信号保持恒定的强度。VGA的选择直接影响到整个AGC系统的性能。在DVB-T系统中，为了处理OFDM信号，接收机需要具备高信噪比（SNR）和至少8MHz的信号带宽，因此对VGA的噪声系数和带宽性能有较高要求。 本篇论文中，作者采用TSMC的0.18微米RF CMOS工艺设计了一款专用于DVB-T调谐器的可变增益中频放大器。该放大器实现了对数增益与控制电压的连续、近似线性关系，增益调节范围达到51dB，确保了在不同信号强度下都能有效调整增益。同时，它具备良好的噪声性能和线性度，适应DVB-T系统的高标准需求。 在电路设计上，该VGA采用了三级级联结构，前两级为可变增益单元，负责提供足够大的增益动态范围，最后一级是缓冲放大器，增强中频信号的驱动能力。可变增益单元电路基于信号相加式结构，通过调节控制电压Vcont来改变电流增益，从而实现增益的连续变化。控制电压转换电路则确保了M3和M6管始终工作在饱和区，避免因电压变化导致的非线性失真。缓冲放大电路采用共源极连接的NMOS管M10和M11，通过源极反馈电阻Rs提升线性度，确保了整个放大器的线性性能。 通过仿真验证，该设计在TSMC的0.18微米RF CMOS工艺下达到了预期效果，证实了设计方案的可行性和有效性。这样的设计不仅满足了DVB-T调谐器的技术需求，也为其他类似应用提供了有价值的参考。