Inherently dB-linear 특성을 갖는 all-CMOS 가변이득증폭기(VGA) 설계

Abstract

이 논문에서는 Inherently dB-linear 한 특성을 갖는 가변이득증폭기 구조를 소개한다. 이 구조는 일반적인 가변이득증폭기와는 달리 dB-linear 제어를 위한 회로가 필요하지 않으므로, 작은 면적을 가지며 효율적인 파워를 갖도록 설계하기 유리하다. 또한 가변이득증폭기의 구조가 공통모드피드백 회로를 갖지않으며 간단구조를 가지고 있으므로 넓은 대역폭을 갖게한다. 본 논문에서 제안한 가변이득증폭기의 구조는 일반적인 캐스코드 증폭기에서 입력트랜지스터를 항상 트라이오드 영역에서 동작시켰을때의 특성을 이용한 것이다. 캐스코드 증폭기의 입력트랜지스터를 트라이오드 영역에서 동작시켰을 때의 증폭기의 이득을 정량적으로 분석하고 이러한 증폭기의 형태가 왜 Inherently dB-linear 특성을 갖는지 증명하였다. 또한 온도와 프로세스 변화에 대한 특성을 분석함으로써 제안한 구조의 가변이득증폭기 설계 방법을 제안하였다. 설계된 가변이득증폭기 프로토타입은 60dB이상의 넓은 이득범위에서 ±0.4dB의 작은 에러를 갖는다. 대역폭은630MHz로 측정되었으며, 파워소모는 1.2V 전원에 20.4mW를 소모하도록 설계되었다. (파워는 출력버퍼를 포함한다.) 0.13um 공정에서 설계되었으며 면적은 0.06$mm^2$를 차지한다.