近年来,CMOS图像传感器的快速发展,使得动态范围的扩展研究技术已经成为图像传感器的一个重要课题。在CMOS图像传感器中,PGA是扩展系统动态范围的重要电路部件。它可以根据不同图像信号大小,进行不同增益的选取,从而显示更多的图像细节信息,在扩展动态范围上有很大的优势。　　本文设计的PGA是一个两级流水线结构,系统在4位控制字的变化下,来控制开关电路实现不同增益选取的线性放大。整体电路共16个增益步进,步长为1dB,增益变化范围为0dB~15dB,即l-5.622倍。第一级电路是在低3位数字控制信号下实现8个步进,步长为1dB,放大倍数为1-2.238倍,第二级在高1位数字控制信号下实现8dB步进,放大倍数为1-2.512倍。文中详细分析了PGA的工作原理和线性变化实现方式,确定了PGA各级电路具体实现方案。详细的介绍了PGA的开关电容采样保持电路,并对其电路进行了分析和优化,确定了全差分运算放大器的基本结构,为两级共源共栅电路,并从系统稳定性方面考虑,加入了带零点控制的密勒补偿电路,和共模反馈电路,并采用电流镜技术为运放提供电压偏置。　　可编程增益放大器是在UMC110nm CMOS工艺下实现的,电源电压为3.3V,采样速率为10M/s,差分输出摆幅为±2V。通过电路级仿真,得到PGA的各级误差都小于1mV,满足0.05％的每级精度要求。而且PGA整体输出误差也都小于2mV,满足0.1%的精度要求。电路的平均功耗为13.8mW。通过版图的设计和后仿真,输出误差也满足我们的设计要求,整体版图面积为380um×300μm。