[發明專利]一種高增益寬動態范圍CMOS跨阻放大器

有效

• 申請號: 201310132154.1
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN104104339B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 劉簾曦;鄒姣;朱樟明;楊銀堂;牛越
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H03F3/08
• 分類號: H03F3/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 黃燦;安利霞

技術領域

本發明涉及電路領域，特別是指一種高增益寬動態范圍CMOS跨阻放大器。

背景技術

在光纖通信系統中，前置放大器對整個系統的性能諸如速度、靈敏度、信噪比等都有重大影響。根據偏置電阻的特點，可選擇的前置放大器有三種：低阻抗放大器，跨阻放大器和高阻抗放大器。低阻抗放大器結構簡單，帶寬大，但是增益不夠高，并且噪聲較大，而高阻抗放大器靈敏度高，噪聲小，但是具有帶寬小和動態范圍窄的缺點，選擇跨阻放大器，能在這些性能要求中取得很好的折中。

當發射端離接收端很遠時，信號經過長距離光纖后衰減，這時要求跨阻放大器具有較高的增益用來對接收的微弱電流信號進行放大，轉換成電壓信號以供后級處理。當發射端離接收端很近時，接收電流較大，電路可能飽和從而不能正常響應。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高增益寬動態范圍CMOS跨阻放大器。對接收到的微弱信號進行高增益、低噪聲地放大，尤其對于輸入電流信號的動態范圍進行了有效拓寬，同時電路具有設計簡單和單片集成的特點。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種高增益寬動態范圍CMOS跨阻放大器，包括：

級聯的推挽反相器組成的前饋通路，其輸入端輸入小電流信號，其輸出端輸出大電壓信號；

反饋電阻，連接在所述前饋通路的輸入端與輸出端之間；

自動增益控制通路，連接在所述前饋通路的輸入端與輸出端之間，并與所述反饋電阻并聯；

分流管，連接在所述前饋通路的輸入端與電阻分壓器之間；

電阻分壓器，連接在所述分流管與所述前饋通路的輸出端之間，用于控制分流管的導通與關斷。

其中，所述前饋通路包括：級聯的第一級推挽反相器、第二級推挽反相器以及第三級推挽反相器。

其中，所述第一級推挽反相器包括：第一PMOS晶體管、第二NMOS晶體管和第三NMOS晶體管；

其中，所述第一PMOS晶體管的源極連接電源電壓Vdd，所述第二NMOS晶體管的源極連接地信號gnd，所述第一PMOS晶體管的柵極和所述第二NMOS晶體管的柵極均連接所述前饋通路的輸入端，輸入電壓為V_in，所述第一PMOS晶體管的漏極和所述第二NMOS晶體管的漏極均連接所述第三NMOS晶體管的柵極和漏極，所述第三NMOS晶體管的源極連接地信號gnd。

其中，所述第二級推挽反相器包括：第四PMOS晶體管、第五NMOS晶體管以及第六NMOS晶體管；

其中，所述第四PMOS晶體管的源極連接所述電源電壓Vdd，所述第五NMOS晶體管的源極連接所述地信號gnd，所述第四PMOS晶體管的柵極和所述第五NMOS晶體管的柵極均連接所述第三NMOS晶體管的漏極，所述第四PMOS晶體管的漏極和所述第五NMOS晶體管的漏極均連接所述第六NMOS晶體管的柵極和漏極，所述第六NMOS晶體管的源極連接所述地信號gnd。

其中，所述第三級推挽反相器包括：第七PMOS晶體管、第八NMOS晶體管以及第九NMOS晶體管；

其中，所述第七PMOS晶體管的源極連接所述電源電壓Vdd，所述第八NMOS晶體管的源極連接所述地信號gnd，所述第七PMOS晶體管的柵極和所述第八NMOS晶體管的柵極均連接所述第六NMOS晶體管的漏極，所述第七PMOS晶體管的漏極和所述第八NMOS晶體管的漏極均連接所述第九NMOS晶體管的柵極和漏極，所述第九NMOS晶體管的源極連接所述地信號gnd，所述前饋通路的輸出端連接第九NMOS晶體管的漏極，且所述輸出端的輸出電壓為V_out。

其中，所述自動增益控制通路包括：第十NMOS晶體管以及與所述第十NMOS晶體管串聯的一電阻；

其中，所述第十NMOS晶體管的柵極和所述電阻的一端均連接所述前饋通路的輸出端，所述第十NMOS晶體管的漏極連接所述電阻的另一端，所述第十NMOS晶體管的源極連接所述前饋通路的輸入端。

其中，所述分流管為第十一NMOS晶體管，所述電阻分壓器包括：第一分壓電阻以及第二分壓電阻；

其中，所述第一分壓電阻的一端連接所述前饋通路的輸出端，所述第一分壓電阻的另一端和所述第二分壓電阻的一端均連接所述第十一NMOS晶體管的柵極，所述第二分壓電阻的另一端和所述第十一NMOS晶體管的源極均連接地信號gnd，所述第十一NMOS晶體管的漏極連接所述前饋通路的輸入端。

其中，所述第一分壓電阻的阻值大于第二分壓電阻的阻值。

本發明的上述技術方案的有益效果如下：