[發明專利]一種高靈敏度電流放大電路及其芯片

有效

• 申請號: 201910537066.7
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110350878B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 鄧自然;黃宇傳;姜亞敏;王書方
• 申請（專利權）人: 佛山市順德區蜆華多媒體制品有限公司
• 主分類號: H03F3/21
• 分類號: H03F3/21;H03F3/213;H03F1/02;H03F1/26;G01R19/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 江欣

本發明提供了一種高靈敏度電流放大電路及其芯片，包括電流放大模塊、高低電平輸出模塊和電壓轉換單元；電流放大模塊，通過兩組PMOS管構成的電流復制電路對電路電流進行放大，包括上級PMOS管組和下級PMOS管組；高低電平輸出模塊，由PMOS管和NMOS管組成的高低電平觸發器；電壓轉換單元，電壓轉換單元采用外置電阻R3進行轉換，本發明提供一種可以實現電流快速放大，并且兼容數電和模電兩種電路模式，放大電路工作區間寬，且放大倍數可控的電流放大電路及其芯片。

技術領域

本發明涉及電流放大領域，尤其涉及一種高靈敏度電流放大電路及其芯片。

背景技術

光電探測器通過光電效應來捕獲光的輻射能量，輸出微弱的電流信號，實現了光信號到電信號的轉換。光電流等微弱信號測量領域,測量微弱信號過程中極易受到環境因素的干擾,嚴重時微弱信號甚至會被淹沒在背景噪聲中。在這種微弱信號的測量中,某個環節的一個微小缺陷就會使測量精度嚴重惡化，由于探測器輸出的電流信號很微弱，必須對信號進行放大然后再傳輸。因為背景噪聲、電路噪聲、元器件噪聲的影響，要輸出精確的放大電壓輸出信號有較大的難度況且微弱的電壓信號并不適宜遠距離傳輸到數據采集/讀取模塊，同時傳輸路徑上易引入噪聲影響。

在高速傳感集成電路中，傳感器接收其他非電信號后產生的往往是微弱的電流信號，同時，這些傳感器前端寄生電容較大。尤其在高速光電集成電路中，光電二極管接收到光信號后產生微弱的電流信號。如公開號為JP2001388559A所描述的一種放大電路，為了便于后級電路處理信息，需要將電流信號轉化為適當幅值的電壓信號，因此要求前級弱電流檢測電路具有較大的增益；而考慮到傳感器前端寄生電容，特別是電容較大的情況下，使得整體電路不能同時獲得高的增益和大的帶寬，尤其在要求整體電路具有較好的噪聲性能情況下，增益和帶寬的折中更加明顯。

如公告號為US20020158685A1專利描述的調節式共柵共源電路結構，雖然能較好的隔離前端傳感器的寄生電容，但是噪聲性能差，其他電流檢測電路只適用于寄生電容較小的情況。

發明內容

針對現有電流放大電路轉換速度慢、靈敏度低的缺點，本發明提供一種可以實現電流可以快速放大，并且兼容數電和模電兩種電路模式，放大電路工作區間寬，且放大倍數可控的電流放大電路及其芯片。

一種高靈敏度電流放大電路，第一輸入電流源，負責接收電流信號，然后往電流放大模塊輸入電流信號；電流放大模塊，負責接收第一輸入電流源輸入的電流信號，然后通過兩組PMOS管構成的電流復制電路對電流信號進行放大；電壓轉換單元，負責對經過電流放大模塊放大后的電流轉換為指定電壓；高低電平輸出模塊，負責對調整后的電壓信號轉變為高低電平信號輸出；所述第一輸入電流源的輸入端與電流放大模塊的輸入端連接，電流放大模塊輸出端與電壓轉換單元和高低電平輸出模塊連接。

優選的，所述電流放大模塊設置有第一電源輸入端、第一輸入端I-IN和第一輸出端V-R，所述第一電源輸入端與電源連接，第一輸入端I-IN與第一輸入電流源的輸入端連接，第一輸出端V-R與電壓轉換單元的一端連接，所述電壓轉換單元的另一端接地，所述高低電平輸出模塊設置有第二電源輸入端、第二輸入端V-VIN、第二輸出端和第三輸出端VOUT，所述第二電源輸入端與電源連接，第一輸出端V-R與第二輸入端V-VIN連接，所述第二輸出端接地。