双负反馈前馈共栅结构的差分跨阻放大器电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种双负反馈前馈共栅结构的差分跨阻放大器电路。
【背景技术】
[0002] 在光接收模块中低面积、低成本、高带宽、高跨阻增益的跨阻放大器在其中扮演了 一个重要的角色。最近几年，研究人员对于跨阻放大器的结构主要集中在共栅放大器和RGC 电路。目前对于跨阻放大器的研究重点还是集中在提高放大器的带宽，降低放大器所需要 的版图面积方面，且随着信号传输速度的不断提升，对高带宽的跨阻放大器的需求越来越 迫切。而大多数的跨阻放大器对于前端光电探测器的寄生电容非常敏感，也就是说它们只 能在某个特定的寄生电容下才能获得足够大的带宽来满足工作需要，此外还有焊盘和ESD 的寄生电容，运些都大大限制了跨阻放大器的使用环境。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是现有的跨阻放大器对于前端光电探测器的寄生电容 非常敏感，只能在某个特定的寄生电容下才能获得足够大的带宽来满足工作需要，跨阻放 大器的使用环境限制很大。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：双负反馈前馈共栅结构的差分 跨阻放大器电路，包括一对单元电路，所述一对单元电路的输入信号相反，对称连接设置； 所述单元电路包括第一反馈环路、第二反馈环路和前馈环路；所述第一反馈环路包括第一 MOS管和第二MOS管；第二反馈环路包括第二MOS管、第SMOS管和第四MOS管；前馈环路 包括第二MOS管、第SMOS管和第五MOS管；所述单元电路还包括用来提供偏置电流的MOS 管；前述第一MOS管的栅极连接第二MOS管的漏极，第一MOS管的漏极连接第二MOS管的源 级，整个电路的输入与第二MOS管的源极相连；第四MOS管的栅极连接第五MOS管的栅极， 第五MOS管的栅极连接第SMOS管的漏极，第四MOS管的源极与第五MOS管的源极均连接整 个电路的输入；前馈环路的输入端连接第二MOS管的栅极，第二MOS管的漏极连接第SMOS 管的栅极，第SMOS管的漏极连接到第五MOS管的栅极。
[0005] 本发明的优点是：采用两个负反馈环路降低等效输入电阻，进而可W减小对于前 端光电探测器寄生电容的敏感度，从而提高整个跨阻放大器的工作带宽；且整个电路没有 采用任何电感，因此集成度较高，具有成本低，功耗低，带宽高的优势。
【附图说明】
[0006] 图1传统FCG跨阻放大器电路
[0007] 图2本发明的电路示意图。
[0008] 图3是本发明单元电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009] 如图I所示，现有的前馈共栅差分结构的跨阻放大器电路没有两个反馈环路，其 等效电阻可W估算：
[0011] 如图2所示，本发明双负反馈前馈共栅结构差分跨阻放大器包括十二个NMOS晶体 管M1-M12,其中Ml漏极（M2漏极，M4源极，M8源极）的输入信号与M9漏极（M10漏极，Mll源极，M5源极）的输入信号相反，M4的漏极和Mll的漏极接大小相等的负载R1，R2。并且 在M5和M8的漏极接大小相等的负载R3,R4。同时M6和M7的漏极接大小相等的负载R5， R6。Ml和M9的栅电压由外加偏置电压Vbias提供，M5和M8的栅电压也由外加偏置电压VG 提供。而M4 (M^和Mll(M。）的栅电压分别由M7和M6的漏极提供，而M6 (MlO)和M7 (M。 的栅电压分别由M5和M8的漏极端提供。增加了两个反馈回路之后：
[0013] 与前一公式相比，后者明显小于前者。M2(M10)和M3(M12)形成的两个负反馈环路 能够进一步的降低等效输入电阻，进而可W减小对于前端光电探测器寄生电容的敏感度， 从而提高整个跨阻放大器的工作带宽。电源电压大小为1. 8V，Ml和M9的偏置电压为0. 9V， M5和M8的偏置电压为1.IV。整个电路没有采用任何电感，因此集成度较高，具有成本低， 功耗低，带宽高的优势。
[0014] 如图3所示，M2,M8运两个MOS形成了第一个反馈环路；M8,M7,M3运立个MOS形 成了第二个反馈环路；前馈环路则由M8,M7,M4形成。运里的Ml(M9)用来提供偏置电流。 M2 (MlO)的栅极，漏极分别连接M8(M5)的漏极和源级，而整个电路的输入与M8(M5)的源极 相连；M3 (M。）的栅极连接M4 (Mil)的栅极也就是M7(M6)的漏极，源极与M4 (Mil)的源极 也就是整个电路的输入连接。而前馈环路的连接是输入通过连接M8(M5)的栅极，而M8(M5) 的漏极再连接M7 (M6)的栅极，最后M7 (M6)的漏极连接到M4 (M12)的栅极。 阳01引本发明电路的输入采用差分的结构。Ml漏极（M2漏极，M4源极，M8源极）的输入 信号与M9漏极（M10漏极，Mll源极，M5源极）的输入信号相反，前端探测器的光电流从两 端输入。M4,Mll是该跨阻放大器的共栅管，M5,M6,M7与M8作为Gain-Boost结构来降低 M4,Mll的等效Gm,降低输入端的等效电阻，增加带宽。M3,M2,MlO与M12作为两个负反馈 环路来进一步降低了输入端的电阻，提高放大器的带宽，降低PD的寄生电容对于整体带宽 的影响。此电路可W用标准CMOS工艺制作。电源电压大小为1. 8V，M1和M9的偏置电压为 0. 9V，M5和M8的偏置电压为1.IV，运些直流偏置电压可W通过外加电源直接提供，也可W 通过带隙基准的方法提供，因为运些方法比较普遍，在此不再寶述。
[0016] 本发明提出的双负反馈环路，大大减小了前端负载寄生电容对电路工作带宽的影 响，大大提高了放大器电路的工作带宽，同时电路并没有采用有源电感，面积很小，功耗很 低。
【主权项】
1.双负反馈前馈共栅结构的差分跨阻放大器电路，其特征是：包括一对单元电路，所 述一对单元电路的输入信号相反，对称连接设置； 所述第一反馈环路包括第一MOS管和第二MOS管；第二反馈环路包括第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；前馈环路包括第二MOS管、第三MOS管和第五MOS管；所述单元电路还 包括用来提供偏置电流的MOS管；前述第一MOS管的栅极连接第二MOS管的漏极，第一MOS 管的漏极连接第二MOS管的源级，整个电路的输入与第二MOS管的源极相连；第四MOS管的 栅极连接第五MOS管的栅极，第五MOS管的栅极连接第三MOS管的漏极，第四MOS管的源极 与第五MOS管的源极均连接整个电路的输入；前馈环路的输入端连接第二MOS管的栅极，第 二MOS管的漏极连接第三MOS管的栅极，第三MOS管的漏极连接到第五MOS管的栅极。
【专利摘要】本发明公开了一种双负反馈前馈共栅结构的差分跨阻放大器电路，包括一对单元电路，所述一对单元电路的输入信号相反，对称连接设置；所述单元电路包括第一反馈环路、第二反馈环路和前馈环路。本发明采用两个负反馈环路降低等效输入电阻，进而可以减小对于前端光电探测器寄生电容的敏感度，从而提高整个跨阻放大器的工作带宽；且整个电路没有采用任何电感，因此集成度较高，具有成本低，功耗低，带宽高的优势。
【IPC分类】H03F3/45, H03F3/24, H03F1/22
【公开号】CN105406823
【申请号】CN201510964758
【发明人】王蓉, 范忱, 王志功
【申请人】东南大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月21日