专利名称：宽带低噪声传感器放大电路的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及传感器放大电路。
背景技术：
在电子电路的评价、设计和测试过程中，会利用许多类型的不同传感器。特别地， 对于开发和研究许多类型的电子装置的电磁性能以及信号/电源完整性而言，电/光传感器、磁/光传感器和环形天线电流传感器全都是有用的器件。这些传感器利用光传感器来检测来自被测试的器件的信号。此外，这样的传感器需要既满足宽带又满足低噪声的放大器以便以高精度测试高频电路。这些传感器、特别是光传感器的一个缺点是，传感器展现出耦合到放大器的输入端的寄生电容。该寄生电容不仅会减小放大器输出的带宽，而且会增大放大器输出的噪声。 这样的被减小的带宽和增大的噪声会阻碍测试或评价过程中的精确读取。
发明内容
本发明提供了一种克服先前已知的器件的上述缺点的传感器电路。简言之，本发明的传感器电路包括具有输出端的传感器。该传感器也展现出由传感器的设计引起的寄生电容。把来自传感器的输出作为对放大器的输入来提供以放大传感器输出。传感器的寄生电容同样被耦合到放大器输入端。为了减小传感器寄生电容的不利影响，负电容电路与传感器输出端并联电连接并且因此与放大器的输入端并联电连接。在一种设计中，负电容电路包括输出端连接到电容器的一个引线的放大器。电容器的另一引线以及放大器的输入端与传感器输出端并联连接。因此，通过调节第二放大器的增益，负电容插入传感器和传感器放大器之间，这有效地减小传感器的寄生电容的不利影响。在实践中，负电容被调节为小于寄生电容值的值并且优选地为寄生电容值的一半。通过这样做，在扩展传感器电路的带宽的同时减小了来自放大器的输出噪声。
当结合附图阅读时，参考以下详细说明将会更好地理解本发明，其中同样的附图标记在几幅图中始终指代同样的部分，并且其中图1是示出本发明的第一优选实施例的示意图；图2是示出本发明的优选实施例的操作的图；并且图3是示出本发明的第二优选实施例的示意图。
具体实施例方式参考图1，其示出了根据本发明的传感器电路10的第一优选实施例。按照常规方式，传感器电路10包括传感器12 (诸如光电二极管传感器)。传感器12包括电流源14，在光电二极管传感器的情况下，该电流源的所产生的电 流的量随光的强度而变化。传感器12还包括由电阻器16表示的输出电阻。传感器12展现出作为与电阻器16和电流源14并联耦合的电容器18示出的寄生 电容。此外，该电容器18对来自传感器电路10的输出沈的带宽和噪声水平有不利影响。传感器输出20作为输入信号耦合到高增益放大器22。反馈电阻器M控制跨阻抗 放大器四的跨阻抗，使得来自放大器22的输出沈形成来自传感器电路10的输出。为了减小传感器寄生电容器18的不利影响，负电容电路观与传感器输出端20并 联电连接。此外，负电容电路观的值小于寄生电容器18，并且如在下文中更详细描述的那 样，优选地为大约寄生电容器18的值的一半。仍参考图1，负电容电路观由输入端32连接到来自传感器12的输出端20的可变 增益放大器30形成。来自放大器30的输出端34被耦合到电容器36的一个引线，而电容 器36的另一引线也连接到传感器输出端20。负电容电路28的瞬时负电容随放大器30的输入端32上的瞬时电压而变化。负
电容Cn6gativ6的值由以下公式给出Cnegative = Cc(I-Av2)其中C。=电容器36的电容；Av2 =放大器30的电压增益。现在参考图2，插入负电容电路观的总效果被示出为这样的图以纵轴表示的输 出噪声的值随着以横轴表示的来自负电容电路观的负电容的值而变化的图。此外，该图假 定放大器22和30两者的固有噪声基本上是相同的。来自传感器电路的总输出噪声的值被确定如下
权利要求
1.一种电路，包括传感器，其具有电容值和输出端；放大器，其具有连接到所述传感器的所述输出端的输入端；和负电容电路，其与所述传感器的所述输出端并联电连接。
2.如权利要求1所述的电路，其中，所述负电容电路包括具有输入端和输出端的第二放大器以及具有第一和第二引线的电容器，所述第二放大器的所述输入端连接到所述传感器的所述输出端，所述传感器的所述输出端连接到所述电容器的所述第一引线，并且所述电容器的所述第二引线连接到所述传感器的所述输出端。
3.如权利要求2所述的电路，其中，所述第二放大器包括可变增益放大器。
4.如权利要求1所述的电路，其中，所述负电容的值小于所述传感器的电容值。
5.如权利要求4所述的电路，其中，所述负电容的值基本上是所述传感器的电容值的一半。
6.如权利要求1所述的电路，其中，所述负电容电路包括各自具有基极、发射极和集电极的第一和第二晶体管，其中，所述第一晶体管的所述集电极连接到所述传感器的所述输出端且所述第一晶体管的所述发射极连接到第一电流源， 并且所述第二晶体管的所述集电极连接到地电压电平且所述第二晶体管的所述发射极连接到第二电流源，电连接在所述晶体管的所述发射极之间的电容器， 连接到所述传感器的所述输出端的第三电流源，第二放大器，其具有连接到所述传感器的所述输出端的同相输入端、连接到地电平的反相输入端、连接到所述第一晶体管的所述基极的同相输出端、以及连接到所述第二晶体管的所述基极的反相输出端。
7.如权利要求6所述的电路，其中，所述第二放大器包括可变增益放大器。
8.如权利要求6所述的电路，其中，所述第二放大器包括差分可变增益放大器。
9.如权利要求6所述的电路，其中，所述负电容的值小于所述传感器的电容值。
10.如权利要求9所述的电路，其中，所述负电容的值基本上是所述传感器的电容值的一半。
全文摘要
本发明公开了一种宽带低噪声传感器放大电路，包括传感器，其具有电容值和输出端；放大器，其具有连接到传感器的输出端的输入端；和负电容电路，其与传感器的输出端并联电连接。负电容电路减小了传感器寄生电容的影响，从而在放大器输出端上提供增大的带宽和减小的噪声。
文档编号H03F3/45GK102437823SQ20111016029
公开日2012年5月2日 申请日期2011年6月7日 优先权日2010年9月29日
发明者中条德男, 幕内雅巳, 高桥昌义 申请人:株式会社日立制作所