[發(fā)明專利]具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器以及平衡方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680020336.1
• 申請(qǐng)日: 2016-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN107810600A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·M·史密斯;C·P·麥克萊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科塞密科技公司
• 主分類號(hào): H03F1/08
• 分類號(hào): H03F1/08;H03F3/45
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 呂俊剛,楊薇

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2015年4月3日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.62/142,558和2015年7月30日提交的美國(guó)非臨時(shí)申請(qǐng)No.14/814,080的權(quán)益，其完整內(nèi)容在此通過引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本文的主題總體上涉及數(shù)字電路和模擬電路以及信號(hào)和關(guān)聯(lián)的放大技術(shù)。具體地，本發(fā)明涉及用于放大數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的跨阻放大器。

背景技術(shù)

在各種應(yīng)用中，期望進(jìn)行電子數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的放大。在光電子應(yīng)用中，輸入電子信號(hào)可能是例如由光電二極管生成的電流。可以還期望放大處理生成輸出電壓信號(hào)。為了從輸入電流信號(hào)生成輸出電壓信號(hào)，可以利用跨阻放大器。

圖1描繪了使用雙極技術(shù)的單端跨阻放大器的示意圖。雙極晶體管104經(jīng)由電壓源112和108偏置。處于從雙極晶體管104的輸出節(jié)點(diǎn)110到雙極晶體管104的輸入節(jié)點(diǎn)116的反饋配置的電阻器114提供雙極晶體管104的改進(jìn)的帶寬和其他放大特性。輸入電流102在輸入節(jié)點(diǎn)116提供到雙極晶體管104，其生成電阻器106上的輸出電流(未示出)，該輸出電流轉(zhuǎn)而在節(jié)點(diǎn)110處生成跨電阻器106的輸出電壓。

通常重要的是跨阻放大器能夠放大跨越寬頻率范圍的輸入信號(hào)，并且因此該放大器呈現(xiàn)寬的帶寬。這是例如在高速數(shù)字基帶通信信道中是有用的。用于增大跨阻放大器的帶寬的一種方法涉及利用位于放大器的輸入處的電流緩沖器，該電流緩沖器將在放大器的輸入處呈現(xiàn)的源阻抗與趨向于主導(dǎo)跨阻放大器的輸入阻抗的反饋電阻解耦。電流緩沖器可以顯著減小跨阻放大器的輸入阻抗，降低輸入處的電容性負(fù)載對(duì)放大器的帶寬的影響。例如，美國(guó)專利6,801,084描述一種單端跨阻放大器，其中，通過使用輸入電流緩沖器提高放大器的工作帶寬。

然而，由于在節(jié)點(diǎn)110處的輸出電壓擺動(dòng)降低了裝置104的V_CE，諸如圖1所示的單端跨阻放大器一般不良好適用于必須放大跨寬動(dòng)態(tài)范圍的輸入信號(hào)的應(yīng)用。隨著輸入電流、以及對(duì)應(yīng)的輸出電壓變大，裝置104的V_CE不再足以維持類別A線性工作并且導(dǎo)致輸出波形的變形。

發(fā)明內(nèi)容

本文的實(shí)施方式描述一種具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器，該平衡差分跨阻放大器包括：差分跨阻級(jí)，該差分跨阻級(jí)進(jìn)一步包括第一輸入和第二輸入；輸入電流緩沖器級(jí)，其中，所述輸入電流緩沖器級(jí)的輸出耦接到所述跨阻級(jí)的所述第一輸入；以及閾值電路，該閾值電路用于生成閾值電壓，該閾值電壓用于平衡所述差分跨阻級(jí)，其中，所述閾值電路的輸出耦接到所述跨阻級(jí)的所述第二輸入。

本文的實(shí)施方式還描述一種具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器，該平衡差分跨阻放大器包括：跨阻級(jí)，該跨阻級(jí)包括差分對(duì)，該差分對(duì)進(jìn)一步包括第一輸入、第二輸入、第一輸出和第二輸出；輸入電流緩沖器級(jí)，其中所述輸入電流緩沖器級(jí)的輸出耦接到所述跨阻級(jí)的所述第一輸入；以及閾值電路，該閾值電路還包括電壓平均電路，其中，所述電壓平均電路的輸出耦接到所述跨阻級(jí)的所述第二輸入，并且所述跨阻級(jí)的所述第一輸出和所述第二輸出耦接到所述電壓平均電路的相應(yīng)的第一輸入和第二輸入。

本文的實(shí)施方式還描述一種具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器，該平衡差分跨阻放大器包括：跨阻級(jí)，該跨阻級(jí)包括差分對(duì)，該差分對(duì)進(jìn)一步包括第一輸入以及第二輸入，輸入電流緩沖器，該輸入電流緩沖器包括第一輸入和第二輸入，其中，輸入電流源耦接到所述輸入電流緩沖器的所述第一輸入，并且所述輸入電流緩沖器的輸出耦接到所述跨阻級(jí)的所述第一輸入；電流平均電路，該電流平均電路串聯(lián)耦接在所述輸入電流源和所述輸入電流緩沖器的所述第二輸入之間，其中，所述電流平均電路接收所述輸入電流源并且基于所述輸入電流源生成直流(DC)時(shí)間平均信號(hào)；以及閾值電路，其中，所述閾值電路的輸出耦接到所述跨阻級(jí)的所述第二輸入。

附圖說明

圖1描繪了使用雙極技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)的單端跨阻放大器的示意圖。

圖2A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器的框圖。

圖2B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的利用適當(dāng)閾值電壓的具有單端輸入的平衡差分共發(fā)射極跨阻放大器的示意圖。

圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的利用電流平均閾值電路的具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器的框圖。

圖3B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的利用電流平均閾值電路的具有單端輸入的平衡差分共發(fā)射極跨阻放大器的示意圖。

圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的利用電壓平均閾值電路的具有單端輸入的平衡差分跨阻放大器的框圖。