[實用新型]適用于低噪聲、寬動態范圍的高帶寬跨阻放大器

有效

• 申請號: 201721171029.1
• 申請日: 2017-09-13
• 公開（公告）號: CN207442795U
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 丁光彩;鐘英權
• 申請（專利權）人: 深圳市前海方成微電子有限公司
• 主分類號: H03F1/26
• 分類號: H03F1/26;H03F1/42;H03F3/08;H03F3/45;H03G3/30
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 成春榮;竺云

本實用新型涉及電子領域，公開了一種適用于低噪聲、寬動態范圍的高帶寬跨阻放大器。該放大器包括多級級聯的可變增益放大電路和可變反饋電阻。可變增益放大電路在能夠提供高增益的同時，通過對于自身增益的可調諧性，有效地解決了寬動態范圍帶來的環路穩定性問題。該放大電路采用共源結構的輸入結構，有效地抑制了后級電路噪聲的影響。此外，該跨阻放大器結構適用于各種制造工藝，能夠很好地適用于光通信前端跨阻放大器的設計。

技術領域

本實用新型涉及電子領域，特別涉及放大器技術。

背景技術

傳統的電阻反饋型跨阻放大器電路如下圖1所示，在運放A(s)的輸入端和輸出端之間接入一個跨接電阻，在寬動態范圍要求下，即RF從數萬歐姆變化到數十歐姆的時候，由運放A(s)及反饋電阻RF組成的閉環結構在應用中存在著環路穩定性難以得到保證的缺陷。

傳統的實現高增益、低噪聲的跨阻放大器采用共源共柵結構，其電路圖如圖2所示，該跨阻放大器能夠提高增益，同時該電路采用的共柵結構能夠減少共源輸入管的米勒效應；此外，共源共柵結構對于后級電路的噪聲有一定的抑制作用。

在實際應用中當上述共源共柵放大器與反饋電阻構成跨阻放大器時，因為共源共柵電路的頻響特性，包括增益、極點位置并不會因為反饋電阻的變化而變化，當反饋電阻變化范圍劇烈時，其閉環系統在某些特定的反饋電阻值時失去穩定性，即閉環系統的相位裕度變化劇烈，甚至出現零相位裕度的情況。

此外，該共源共柵放大器的輸出節點的阻抗比較高，在此節點上可能會產生一個低頻極點，使得閉環之后有兩個比較低頻的極點(另一個低頻極點在運放的輸入處，由反饋電阻、輸入節點容性負載決定)，因此該電路的穩定性難以得到保障。

隨著光通信的普及與推廣，光通信的前端跨阻放大器的要求越來越多。低噪聲、寬動態范圍、高速以及高穩定性都是其需要解決的問題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種適用于低噪聲、寬動態范圍的高帶寬跨阻放大器，所述放大器電路中設置有多個可變電阻，通過改變可變電阻的阻值調節該放大器電路的增益和運放內部節點產生的極點位置，以提高該電路在閉環應用中的穩定性。

為解決上述技術問題，本實用新型的實施方式公開了一種適用于低噪聲、寬動態范圍的高帶寬跨阻放大器，包括：

N級級聯的可變增益放大電路，其中N為大于1的奇數；

在相鄰的兩級可變增益放大電路的輸出端之間分別跨接有可變電阻，用于實現放大器的增益調諧。

在一個優選例中，放大電路為一個NMOS管，放大器的增益由Gm*R決定，其中Gm為NMOS管的跨導，R為可變電阻的電阻值。

在一個優選例中，NMOS晶體管MN1、MN2、MN3的源極分別接地，MN1的柵極連接輸入端AMP_IN,漏極分別連接電流源Is1的正極、MN2的柵極和可變電阻R1的一端；MN2的漏極分別連接電流源Is2的正極、MN3的柵極、可變電阻R1另一端和可變電阻R2的一端；MN3的漏極分別連接電流源Is3的正極、可變電阻R2的另一端和輸出端AMP_OUT。

在一個優選例中，可變電阻的計算公式是

A0＝-gm_MN1*(R1-1/gm_MN2)*gm_MN3*(R2-1/gm_MN3)。

在一個優選例中，放大電路是PMOS晶體管。

在一個優選例中，放大電路是運算放大器。

在一個優選例中，放大器的輸入端與放大器的輸出端之間設置有跨接電阻。

在一個優選例中,上述放大器中放大電路的級聯級數N＝3。