[發明專利]一種用于傳感器的電流電壓轉換電路

有效

• 申請號: 201811512906.6
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109857181B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳慰盛;朱鐵柱;賀紹松
• 申請（專利權）人: 江蘇埃夫信自動化工程有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56;G01N33/00
• 代理公司: 淮安市科文知識產權事務所 32223
• 代理人: 李鋒

一種用于傳感器的電流電壓轉換電路，包括電流電壓轉換電路的輸出端V_OUT和輸入端I_IN；所述的輸出端V_OUT和輸入端I_IN之間連接有共源共柵輸入級和源極跟隨器；所述的共源共柵輸入級偏置電路為輔助電壓放大器；所述的共源共柵輸入級共源晶體管漏極注入電流源。本發明由于共源共柵輸入級的高增益，源極跟隨器噪聲可以忽略，使得放大器的噪聲主要由第一級的共源共柵輸入級的噪聲決定。反饋跨阻的設計，電路可以實現高帶寬；使得電路在同樣帶寬下，可以使用更大的電阻，有助于降低噪聲；輔助電壓放大器的設計，增大了共源共柵級中的共柵晶體管的等效跨導，降低了輸入級的米勒效應；注入電流源的設計，增大了共源共柵級中的共源晶體管的跨導，降低了輸入端噪聲。

技術領域

本發明屬于電流電壓轉換電路技術領域，涉及一種用于傳感器的電流電壓轉換電路；具體涉及一種用于氣體參數檢測傳感器的電流電壓轉換應用電路。

背景技術

常用的傳感器系統中電流電壓轉換電路經常采用共柵放大電路實現，共柵放大電路具有輸入阻抗小的優點，可以提高放大器速率。如圖1所示為MOSFET實現的共柵前置放大器。忽略溝道長度調制、體效應等二次非理想效應的影響，等效輸入阻抗在1/gm量級，gm為輸入管的等效跨導，選擇合適的偏置電流源，容易實現輸入帶寬的最大化。然而，這是以犧牲輸出的電壓擺幅為代價的，使得放大器的動態范圍性能受限。

常見的氣體參數檢測傳感器，其輸出電流較小，所以對傳感器應用電路的噪聲性能要求較高。因此，傳感器檢測系統中的電流電壓轉換電路，采用共柵放大電路時，噪聲性能都較差，不能達到高性能電流電壓轉換電路的低噪聲性能要求。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種用于傳感器的電流電壓轉換電路，能有效的解決上述問題。

本發明通過以下技術方案實現：

一種用于傳感器的電流電壓轉換電路，包括電流電壓轉換電路的輸出端V_OUT和輸入端I_IN；所述的輸出端V_OUT和輸入端I_IN之間連接有共源共柵輸入級和源極跟隨器；所述的共源共柵輸入級偏置電路,所述的偏置電路為一種輔助電壓放大器,輔助電壓放大器由晶體管M5和電阻R3構成。

進一步的，所述的共源共柵輸入級由晶體管M1、M2和電阻R1組成；所述的源極跟隨器由晶體管M3、M4和負載電阻R2組成。

進一步的，所述的晶體管M2和電阻R1并聯有固定的直流電流源I₀，固定的直流電流源I₀與晶體管M1的漏極連接，將直流電流源I₀注入到晶體管M1中。

進一步的，所述晶體管M1的跨導大于晶體管M2的跨導，晶體管M1的尺寸為晶體管M2的50-55倍。

進一步的，所述的電流電壓轉換電路的輸出端V_OUT和輸入端I_IN之間并聯有反饋跨阻R_F。

(三)有益效果

本發明提出的一種用于傳感器的電流電壓轉換電路，與現有技術相比較，其具有以下有益效果：

(1)由于共源共柵輸入級的高增益，源極跟隨器噪聲可以忽略，使得放大器的噪聲主要由第一級的共源共柵輸入級的噪聲決定。

(2)反饋跨阻的設計，電路可以實現高帶寬；使得電路在同樣帶寬下，可以使用更大的電阻，有助于降低噪聲。