10MHz/77dB dynamic range CMOS linear-in-dB variable gain amplifiers

CMOS variable gain amplifier (VGA) IC designs for the structure monitoring systems of the telemetries were developed. A three stage cascaded VGA using a differential amplifier and a linear-in-dB controller is presented. A proposed VGA is a modified version of a conventional VGA such that the gain is controlled in a linear-in-dB fashion through the current ratio. The proposed VGA circuit introduced in this paper has a dynamic range of 77 dB with 1.5 dB gain steps. It also achieved a gain error of less than 1.5 dB over 77 dB gain range. The VGA can operate up to 10MHz dissipating 13.8 mW from a single 1.8 V supply. The core area of the VGA fabricated in a Magnachip $0.18{\mu}m$ standard CMOS process was about $430{\mu}m{\times}350{\mu}m$. According to measurement results, we can verify that the proposed method is reasonable with regard to the enhancement of dynamic range and the better linear-in-dB characteristics.

10MHz/77dB 다이내믹 영역을 가진 선형 가변 이득 증폭기

본 논문은 구조물 모니터링을 위한 광섬유 센서 시스템의 수신단 응용을 위한 CMOS 기반의 가변 이득 증폭기 집적회로 설계에 초점을 두고 있다. 차동증폭기와 선형 linear-in-dB 제어기를 사용한 3단 가변 이득 증폭기를 제시하였다. 제안된 가변이득 증폭기는 전류의 비에 의해 증폭기의 이득이 linear-in-dB 하게 조절되는 일반적인 가변 이득 증폭기의 변형된 형태이다. 본 논문에서 제안된 가변 이득 증폭기는 1.5 dB의 간격으로 77 dB의 다이내믹 영역을 가졌다. 이득오차는 77 dB 다이내믹 영역에서 1.5 dB 이하를 얻었다. 동작범위는 10 MHz를 얻었으며, 단일 1.8 V 전압에서 13.8 mW의 전력소모 특성을 보였다. 이 가변 이득 증폭기는 Magnachip 사의 $0.18{\mu}m$ CMOS 공정을 사용하여 구현되었으며, 유효면적은 $430{\mu}m{\times}350{\mu}m$ 이었다. 제안된 가변 이득 증폭기는 구조물 모니터링을 위한 광섬유 센서 시스템의 수신단에 적용이 가능하였다 측정 결과에 따라 제안된 방법은 다이내믹 영역의 증대와 좋은 linear-in-dB 특성 관점에서 유효하였다.