一种高带宽电流‑电流传感器接口电路的制作方法

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种高带宽电流-电流传感器接口电路。

背景技术：

在高速传感集成电路中，传感器接收其他非电信号后产生的往往是微弱的电流信号，同时，这些传感器前端寄生电容较大。尤其在高速光电集成电路中，光电二极管接收到光信号后产生微弱的电流信号。为了便于后级电路处理信息，需要将电流信号转化为适当幅值的电压信号，因此要求前级弱电流检测电路具有较大的增益；而考虑到传感器前端寄生电容，特别是电容较大的情况下，使得整体电路不能同时获得高的增益和大的带宽，尤其在要求整体电路具有较好的噪声性能情况下，增益和带宽的折中更加明显。

调节式共栅共源(RGC)电路结构能较好的隔离前端传感器的寄生电容，但是噪声性能差；其他电流检测电路一般只适合寄生电容较小的情况。

技术实现要素：

本发明要解决的就是，针对上述为了减小后级电路噪声对电信号的影响，必须要求前级放大电路提供足够的输出幅值所存在的问题，尤其是对于一般的传感器集成芯片而言，前级检测电信号电路中跨阻放大器不能输出足够大的电压幅值来克服噪声影响的限制。本发明提出了一种适用于传感器信号检测放大的宽带电流-电流接口电路，其可以与跨阻放大器共同作用，实现传感器信号的高速转换和处理。

本发明的技术方案为：一种高带宽电流-电流传感器接口电路，包括第一电阻RF1、第二电阻RS、第一电容C1、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3和放大器A；第一PMOS管MP1的源极接电源，其栅极和漏极互连；第二PMOS管MP2的源极接电源，其栅极接第一PMOS管MP1的漏极；第三NMOS管MN3的漏接接第一PMOS管MP1的漏接，其栅极接放大器A的输出端，第三NMOS管MN3的源极接第一NMOS管MN1的漏极；放大器A的输入端接外部输入信号；第一电阻RF1的一端接外部输入信号，其另一端接第二电阻RS的一端、第三NMOS管MN3源极和第一NMOS管MN1漏极的连接点；第二电阻RS的另一端通过第一电容C1后接地；第一NMOS管MN1的栅极接偏置电压，其源极接地；第二NMOS管MN2的栅极接偏置电压，其源极接地；第二PMOS管MP2漏极和第二NMOS管MN2漏极连接后作为电流-电流传感器接口电路的输出端。

本发明的有益效果为，本发明的适用于大电容的高带宽电流-电流传感器接口电路，该电路为低输入阻抗、低增益的电流放大器，在足够宽的带宽下实现电路的一部分电流增益，隔离输入节点的大电容，抑制前级噪声。后续可与后级跨阻放大器进行结合使用，后级跨阻放大器可采用传统的高增益跨阻放大器，为电路提供一定的增益和增加电路驱动能力，实现整体架构的低噪声、高带宽和高增益。

附图说明

图1为本发明所提出的高带宽电流-电流传感器接口电路应用框架；

图2为本发明所提出的高带宽电流-电流传感器接口电路结构图；

图3为本发明采用的后级跨阻放大电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：

本发明中，考虑到信号输入节点寄生电容大，会严重影响跨阻放大器的增益带宽积，无法在满足传输速度的前提下，一步将弱电流信号放大到输出合适的电压信号。因此，如图1所示，本发明将整体传感器信号放大电路分为电流-电流放大电路和跨阻放大电路，构成传感器信号处理系统。本发明提出的高带宽电流-电流放大电路结构如图2所示，为低输入阻抗、低噪声电流模放大电路，在足够宽的带宽下实现电路的一部分电流增益，隔离输入节点的大电容，抑制第一级的噪声。电流电流放大器输入电阻

其中gm为晶体管MN3的跨导。因为g_mR_F1R_S＞＞R_F1+R_S，A＞＞1，Ag_mR_F1＞＞1，所以输入电阻

因此，电流-电流放大器的带宽为：

C_p为输入端传感器寄生电容。通过选择适当的放大器增益A，可以使得电流-电流放大器输入阻抗很低，从而将主极点推向较高的频率点。

电流-电流放大器增益

因为A＞＞1，所以

图2所描述的电路是本发明提出的高带宽电流-电流传感器接口电路结构图。而图1所示为基于本发明提出的高带宽电流-电流传感器接口电路，结合传统后级跨阻放大器构成的完整传感器信号处理系统，为系统应用的一个示例，因此基于本发明提出的内容，同样可以构成其他类型的整体系统。

后级跨阻放大器为传统跨阻放大器，但是由于传感器寄生电容被隔离，因此后级跨阻放大器输入节点寄生电容只是前级电路输出管的寄生电容，因此带宽为

C_dbMP2为PMOS管MP2漏极和衬底之间的电容，C_dbMN2为NMOS管MN2漏极和衬底之间的电容，C_in2为后级跨阻放大器输入电容。因为C_dbMP2、C_dbMN2和C_in2很小，因此后级跨阻放大器可以在满足带宽的情况下，将R_F2设置得很大。

通过上述分析可知，本发明所提高带宽电流-电流传感器整体跨阻增益为

而电流检测电路输入节点的大寄生电容被前级低增益跨阻放大器隔离，后级跨阻放大器输入电容将变得很小，因此整体电路的带宽和增益比传统跨阻放大器而言，都可以设置的更高，满足高增益、宽带的需求。