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一种可变增益放大器的弱信号读出电路设计方法，其特征在于该方法将传感器读出电路的弱信号经控制电路、三级可变增益电路、共模反馈电路的放大后输出可变增益放大的差分信号，电路设计包括以下步骤：(一)、建立控制电路根据传感器的读出电路，运用伪指数电压函数建立控制电路，该电路由6个CMOS晶体管M1～M6、2个电流源IO1、IO2组成，其中M1、M2为电流控制管，M3、M4为电流镜管，M5、M6为负载管；管M1、管M3、管M4的源极、电流源IO1的正极接信号端VDD；管M1的漏极、电流源IO1的负极并接后与管M5的栅极和漏极并接；管M2的漏极、电流源IO2的正极、管M3的栅极和漏极并接后与管M4的栅极连接；管M4的漏极与管M6的漏极和栅极并接；管M2、M5、M6的源极、电流源IO2的负极接信号端Vss；控制电压Vc加载到管M1和管M2的栅极，产生电流ID1、ID2，电流ID1和IO1相加得到IC1，电流ID2和IO2相加后通过电流镜管M3、M4得到IC2，电流IC2和IC1通过负载管M6、M5产生两个电压C1和C2 ，(二)、建立可变增益放大器电路可变增益放大器电路包括可变增益电路(A)、共模反馈电路(B)，可变增益电路(A)由10个CMOS晶体管M7～M16组成，其中M10、M12为差分信号输入管；M9、M11为共源共栅管，M13、M14为负载管，M7、M8、M15、M16为电流源管；由控制电路产生的电压C1和C2分别作用在管M16、M15的栅极，其源极接信号端VSS；管M10、M12的源极并接后与管M15的漏极连接；管M13、M14的源极并接后与管M16的漏极连接；管M13的栅极、漏极并接后与管M9的漏极连接；管M14的栅极、漏极并接后与管M8、M11的漏极连接；管M7、M9的漏极并接后作为信号端Vout+输出；管M8、M11的漏极并接后作为信号端Vout‑输出；管M7、M8的源极并接后与信号端VDD连接，管M7、M8的栅极并接；管M9的源极接管M10的漏极；管M10的源极、M15的漏极并接后与管M12的源极连接；管M11的源极接管M12的漏极；管M11、M12的栅极分别为 信号端VBIAS、Vin‑输入；管M9、M10的栅极分别为信号端VBIAS、Vin+输入 ，共模反馈电路(B)由6个CMOS晶体管M17～M22、2个电流源IO3、IO4、电容Cp组成，其中M17、M18为电流源管，M19、M20、M21、M22为差分输入对管，且管M19、M20和M21尺寸相同；管M19、M20的源极并接后与电流源IO3的正极连接；管M21、管M22的源极并接后与电流源IO4的正极连接；管M20、M21、M17的漏极、接地电容Cp并接后与可变增益电路(A)中的管M7、M8的栅极连接；管M17、M18的栅极并接后与管M18、M19、M22漏极连接；电流源IO3、IO4的负极接信号端Vss；管M17、M18的源极接信号端VDD；管M19、M22的栅极分别与可变增益电路(A)中的Vout+和Vout‑连接；管M20、M21的栅极并接后与参考电压Vref连接，其中：VBIAS为管M9和管M11跨导的偏置电压，改变VBIAS可以改变共源共栅管M9和M11的跨导，从而改变放大器的增益，Vout+和Vout‑为每一级放大器的差分输出端口 ，(三)、建立可变增益放大器的微弱信号读出电路可变增益放大器的读出电路由上述建立的控制电路和可变增益放大器电路组成，控制电路的两输出电流IC1、IC2分别接入依次串接的三级可变增益放大器电路VGA1、VGA2、VGA3；控制电压Vc加载到控制电路的输入端，经控制电路的处理输出电流IC1、IC2，电流IC1、IC2分别加载到三个可变增益放大器电路的输入端，电流IC1和IC2分别通过镜像电路复制到各个可变增益放大器电路中产生控制电压C1和C2，差分信号由Vin+和Vin‑输入到可变增益放大器电路，第一级可变增益放大器电路VGA1的差分输出信号Vout+和Vout‑分别与第二级可变增益放大器电路VGA2的Vin+和Vin‑连接，同理，第三级可变增益放大器电路VGA3也采用这种形式的连接，同时产生两个差分输出信号Vout+和Vout‑，差分信号由第一级可变增益放大器电路VGA1的输入端Vin+和Vin‑接入，经三级可变增益放大器电路VGA1、VGA2、VGA3的处理后，由第三级可变增益放大器电路VGA3的输出端Vout+、Vout‑将增益放大的差分信号输出。 |
