一种高增益低噪声差分跨阻放大器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种高增益低噪声差分跨阻放大器，包括电流镜、调整式共射极共基极跨阻放大器和输出共源放大器，所述调整式共射极共基极跨阻放大器包括共基极放大单元和负反馈共射极放大单元；所述负反馈共射极放大单元设置于所述共基极放大单元的的射极和基极之间，作为负反馈通路；所述电流镜等比例复制输入电流，并为所述共基极放大单元和所述负反馈共射极放大单元提供偏置电压；所述输出共源放大器，连接于所述调整式共射极共基极跨阻放大器的输出端和所述高增益低噪声差分跨阻放大器的输出端之间，增加跨阻增益。本发明对接收到的微弱信号进行高增益、低噪声放大，带宽较大，合理设置了输入电流信号的动态范围，具有设计简单和单片集成的特点。
【专利说明】一种高增益低噪声差分跨阻放大器
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成电路领域，尤其涉及一种高增益低噪声差分跨阻放大器。
【背景技术】
[0002] 在光纤通信系统中，前置放大器对整个系统的性能诸如速度、灵敏度、信噪比等都 有重大影响。根据偏置电阻的特点，可选择的前置放大器有三种：低阻抗放大器，跨阻放大 器和高阻抗放大器。低阻抗放大器结构简单，带宽大，但是增益不够高，并且噪声较大，而高 阻抗放大器灵敏度高，噪声小，但是具有带宽小和动态范围窄的缺点，选择跨阻放大器，能 在这些性能要求中取得很好的折中。
[0003] 如图1所示，为电流模形式跨阻放大器结构图。图1中，Vdd是电源电压，gnd是地 端，I in是输入电流信号，CD是光检测器的寄生电容，Vbias是偏置电压，是输出电压信号； NM0S晶体管札、电阻札和电阻R s构成共栅放大器；匪0S晶体管Μ2和电阻R2构成共源放大 器，实现较高的开环增益；NM0S晶体管M 3和电阻R3构成源极跟随器，实现输入输出隔离、电 位平移和阻抗转换；Rf为反馈电阻，提供电压并联负反馈；由于共栅放大器具有较好的隔离 作用，使反馈电阻R f对输入电阻的影响大幅度减小。
【权利要求】
1. 一种高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于，包括电流镜、调整式共射极共基极 跨阻放大器和输出共源放大器，其中， 所述调整式共射极共基极跨阻放大器包括共基极放大单元和负反馈共射极放大单 元； 所述负反馈共射极放大单元设置于所述共基极放大单元的射极和所述共基极放大单 元的基极之间，作为负反馈通路； 所述电流镜，用于等比例复制输入电流，并为所述共基极放大单元和所述负反馈共射 极放大单元提供偏置电压； 所述输出共源放大器，连接于所述调整式共射极共基极跨阻放大器的输出端和所述高 增益低噪声差分跨阻放大器的输出端之间，用于进一步增加跨阻增益。
2. 如权利要求1所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于， 所述共基极放大单元、所述负反馈共射极放大单元和所述输出共源放大器均为差分结 构。
3. 如权利要求2所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于， 所述电流镜包括输入电流源、第一电阻以及第一 NMOS晶体管； 所述输入电流源，正极接入电源电压，负极与所述第一电阻一端连接； 所述第一电阻的另一端与所述第一 NMOS晶体管的漏极连接； 所述第一 NMOS晶体管的源极和衬底均接地，所述第一 NMOS晶体管的栅极和漏极连接 在一起。
4. 如权利要求3所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于，所述共基极放大 单元包括第一 PMOS晶体管、第二PMOS晶体管、第一 NPN晶体管、第二NPN晶体管、第二NMOS 晶体管以及第三NMOS晶体管；所述负反馈共射极放大单元包括第二电阻、第三电阻、第三 NPN晶体管、第四NPN晶体管以及第四NMOS晶体管； 所述第一 PMOS晶体管和所述第二PMOS晶体管的源极和衬底均接入所述电源电压，所 述第一 PMOS晶体管和所述第二PMOS晶体管的栅极均接入控制电压；所述第一 PMOS晶体管 的漏极与所述第一 NPN晶体管的集电极连接； 第二NMOS晶体管，漏极与所述第一 NPN晶体管的射极连接，栅极与所述第一 NMOS晶体 管的栅极连接，源极和衬底均接地； 所述第一 NPN晶体管的基极连接与所述第二电阻的一端和所述第三NPN晶体管的集电 极连接，所述第二电阻的另一端接入所述电源电压； 所述第三NPN晶体管的基极分别与所述第一 NPN晶体管的射极和所述第二NMOS晶体 管的漏极连接，射极与所述第四NMOS晶体管的漏极连接； 所述第三NMOS晶体管，栅极与所述第一 NMOS晶体管的栅极连接，源极和衬底均接地； 所述第二PMOS晶体管的漏极与所述第二NPN晶体管的集电极连接； 第四NMOS晶体管，漏极与所述第二NPN晶体管的射极连接，栅极与所述第一 NMOS晶体 管的栅极连接，源极和衬底均接地； 所述第二NPN晶体管的基极分别与所述第三电阻的一端和所述第四NPN晶体管的集电 极连接，所述第三电阻的另一端接入所述电源电压； 所述第四NPN晶体管的基极，分别与所述第二NPN晶体管的射极和所述第四NMOS晶体 管的漏极连接，射极与所述第三NPN晶体管的射极连接。
5. 如权利要求4所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于， 所述输出共源放大器包括：第四电阻、第五电阻、第五NMOS晶体管以及第六NMOS晶体 管； 其中，所述第四电阻的一端和所述第五电阻的一端均接入所述电源电压，所述第四电 阻的另一端与所述第五NMOS晶体管的漏极连接，所述第五NMOS晶体管的栅极分别与所述 第一 PM0S晶体管的漏极和第一 NPN晶体管的集电极连接，所述第五NMOS晶体管的源极和 衬底均接地，所述第五电阻的另一端连接第六NMOS晶体管的漏极，所述第六NMOS晶体管的 栅极分别与所述第二PM0S晶体管的漏极和第二NPN晶体管的集电极连接，所述第六NMOS 晶体管的源极和衬底均接地。
6. 根据权利要求5所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于， 所述第一 PM0S晶体管的宽长比和所述第二PM0S晶体管的宽长比相同；所述第一 NPN 晶体管的宽长比和所述第二NPN晶体管的宽长比相同；所述第三NPN晶体管的宽长比和所 述第四NPN晶体管的宽长比相同；所述第五NMOS晶体管的宽长比和所述第六NMOS晶体管 宽长比相同。
7. 根据权利要求6所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于，所述第二NMOS 晶体管的宽长比、所述第四NMOS晶体管的宽长比、所述第三NMOS晶体管的宽长比和所述第 一 NMOS晶体管的宽长比成比例。
8. 根据权利要求7所述的高增益低噪声差分跨阻放大器，其特征在于，所述第二电阻 的阻值、所述第三电阻的阻值、所述第四电阻的阻值和所述第五电阻的阻值相同。
【文档编号】H03F3/45GK104113293SQ201310500689
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】刘帘曦, 马丽, 邹姣, 朱樟明, 杨银堂 申请人:西安电子科技大学