專利名稱：高速信號檢測電路及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種信號檢測電路，尤指一種具有高帶寬高增益的高速信號檢測電路。
背景技術：
高速信號檢測電路用于檢測信號頻率很高的信號，通常要求檢測電路具備很高的
帶寬，當設置了信號的檢測門限時，為了縮小檢測誤差，必須在具備高帶寬的同時具備高增.、/■
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而在現有技術當中，為了同時實現高帶寬和高增益，通常需要在兩者之間進行折中，這樣的檢測電路限制了高增益和高帶寬的同時提高，從而影響了檢測電路的設計，因此有必要提供一種能夠同時提高增益和帶寬的信號檢測電路。

發(fā)明內容
鑒于以上內容，有必要提供一種同時具有高增益和高帶寬的高速信號檢測電路及系統(tǒng)?！N高速信號檢測電路,包括一輸入端，一基準端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與輸入端、基準端及接地端相連的前置接收器，一與前置接收器及接地端相連的次級放大器，一與次級放大器、輸出端、電源端及接地端相連的末級放大器，一與前置接收器、次級放大器、末級放大器、電源端及接地端相連的偏置電路，所述前置接收器包括一與所述輸入端及所述接地端相連的第一場效應管、一與所述基準端及所述接地端相連的第二場效應管；所述次級放大器包括一與所述第一場效應管相連的第三場效應管、一與所述第二場效應管相連的第四場效應管、一與所述第三場效應管相連的第五場效應管、一與所述第四場效應管相連的第六場效應管、一與所述第三場效應管相連的第一電阻、一與所述第四場效應管相連的第二電阻、一與所述第一電阻、所述第二電阻及所述電源端相連的第三電阻、一與所述第五場效應管相連的第四電阻、一與所述第六場效應管相連的第五電阻、一與所述第四電阻、所述第五電阻及所述電源端相連的第六電阻；所述末級放大器包括一所述第五場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管及所述輸出端相連的第八場效應管、一與所述第七場效應管及所述電源端相連的第九場效應管、一與所述第七場效應所述第八場效應管、所述第九場效應管、所述輸出端及所述電源端相連的第八場效應管；所述偏置電路包括一與所述第一場效應管、所述第三場效應管及所述電源端相連的第一電流源、一與所述第二場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第二電流源、一與所述第三場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第三電流源、一與所述第五場效應管、所述第六場效應管及所述電源端相連的第四電流源、一與所述第七場效應管、所述第八場效應管及所述電源端相連的第五電流源?！N高速信號檢測方法,包括一輸入端,一基準端,一輸出端,一電源端,一接地端，一用于將輸入端與基準端比較的前置接收器，一用于將前置接收器輸出VOl及V02放大的次級放大器，一用于將次級放大器輸出V2A及V2B放大并轉換成單端輸出的末級放大器，一為前置接收器、次級放大器及末級放大器提供偏置電流源的偏置電路。所述基準端輸入高速信號檢測門限，在所述輸入端輸入一高速信號，所述前置接受器負責將所述輸入端輸入的高速信號和所述基準端輸入的高速信號檢測門限進行比較后進行放大，并得到輸出信號V01、V02 ;輸出信號V01、V02進入所述次級放大器，所述次級放大器對所述輸出信號VOl、V02進行比較并將比較結果進行放大得到輸出信號V2A、V2B,同時輸出至末級放大器，所述輸出信號V2A、V2B進入所述末級放大器，所述末級放大器對所述輸出信號V2A、V2B進行比較并將比較結果轉換成單端輸出信 號輸出至輸出端。相對現有技術，本發(fā)明可以對高速信號進行準確的檢測，并且可以通過改變該基準端VREF來改變高速信號的檢測門限，具有很大的靈活性。


圖I為本發(fā)明系統(tǒng)架構圖。圖2為本發(fā)明電路圖。
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明高速信號檢測方法較佳實施方式包括一輸入端VIN，一基準端VREF, 一輸出端V0UT，一電源端VCC，一接地端GND，一用于將輸入端VIN與基準端VREF比較的前置接收器，一用于將前置接收器輸出的VOl及V02放大的次級放大器，一用于將次級放大器輸出V2A及V2B放大并轉換成單端輸出的末級放大器，一為前置接收器、次級放大器及末級放大器提供偏置電流源的偏置電路。 在所述基準端輸入高速信號檢測門限，在所述輸入端輸入一高速信號，所述高速信號經過所述前置接收器放大以后得到輸出信號V01、V02，所述輸出信號V01、V02進入所述次級放大器，所述次級放大器對所述輸出信號V01、V02進行二級放大以后得到輸出信號V2A、V2B，所述輸出信號V2A、V2B進入所述末級放大器，所述末級放大器對所述輸出信號V2A、V2B進行放大并轉換成單端輸出信號輸出至輸出端。請同時參閱圖2，本發(fā)明高速信號檢測電路較佳實現方式包括一輸入端VIN，一基準端VREF，一輸出端V0UT，一電源端VCC，一接地端GND，一與輸入端VIN、基準端VREF及接地端GND相連的前置接收器，一與前置接收器及接地端GND相連的次級放大器，一與次級放大器、輸出端V0UT、電源端VCC及接地端GND相連的末級放大器，一與前置接收器、次級放大器、末級放大器、電源端VCC及接地端GND相連的偏置電路。所述前置接收器包括一與所述輸入端VIN及所述接地端GND相連的第一場效應管Ml、一與所述基準端VREF及所述接地端GND相連的第二場效應管M2 ;所述次級放大器包括一與所述第一場效應管Ml相連的第三場效應管M3、一與所述第二場效應管M2相連的第四場效應管M4、一與所述第三場效應管M3相連的第五場效應管M5、一與所述第四場效應管M4相連的第六場效應管M6、一與所述第三場效應管M3相連的第一電阻R1、一與所述第四場效應管M4相連的第二電阻R2、一與所述第一電阻RU所述第二電阻R2及所述電源端VCC相連的第三電阻R3、一與所述第五場效應管M5相連的第四電阻R4、一與所述第六場效應管M6相連的第五電阻R5、一與所述第四電阻R4、所述第五電阻R5及所述電源端VCC相連的第六電阻R6 ;所述末級放大器包括一與所述第五場效應管M5相連的第七場效應管M7、一與所述第六場效應管M6及所述輸出端VOUT相連的第八場效應管M8、一與所述第七場效應管M7及所述電源端VCC相連的第九場效應管M9、一與所述第七場效應管M7、所述第八場效應管M8、所述第九場效應管M9、所述輸出端VOUT及所述電源端VCC相連的第十場效應管；所述偏置電路包括一與所述第一場效應管Ml、所述第三場效應管M3及所述電源端VCC相連的第一電流源11、一與所述第二場效應管M2、所述第四場效應管M4及所述電源端VCC相連的第二電流源12、一與所述第三場效應管M3、所述第四場效應管M4及所述電源端VCC相連的第三電流源13、一與所述第五場效應管M5、所述第六場效應管M6及所述電源端VCC相連的第四電流源14、一與所述第七場效應管M7、所述第八場效應管M8及所述電源端VCC相連的第五電流源15。本發(fā)明高速信號檢測電路較佳實施方式的連接關系如下該第一場效應管Ml的柵極與輸入端VIN相連，該第二場效應管M2的柵極與基準端VREF相連，該第一場效應管Ml的源極、該第三場效應管M3的柵極、該第一電流源Il的一端共同相連，該第二場效應管M2的源極、該第四場效應管M4的柵極、該第二電流源12的一端共同相連，該第三場效應管M3的漏極、該第五場效應管M5的柵極、該第一電阻Rl的一端共同相連，該第四場效應管M4的漏極、該第六場效應管M6的柵極、該第二電阻R2的一端共同相連,該第一電阻Rl的另一 端、該第二電阻R2的另一端、該第三電阻R3的一端共同相連，該第五場效應管M5的漏極、該第七場效應管M7的柵極、該第四電阻R4的一端共同相連，該第六場效應管M6的漏極、該第八場效應管M8的柵極、該第五電阻R5的一端共同相連，該第四電阻R4的另一端、該第五電阻R5的另一端、該第六電阻R6的一端共同相連，該第七場效應管M7的漏極、該第九場效應管M9的柵極和漏極、該第十場效應管MlO的柵極共同相連，該第十場效應管MlO的漏極、該第八場效應管M8的漏極、該輸出端VOUT共同相連，該第七場效應管M7的源極、該第八場效應管M8的源極、該第五電流源15的一端共同相連，該第五場效應管M5的源極、該第六場效應管M6的源極、該第四電流源14的一端共同相連，該第三場效應管M3的源極、該第四場效應管M4的源極、該第三電流源13的一端共同相連，該第一電流源Il的另一端、該第二電流源12的另一端、該第三電阻R3的另一端、該第六電阻R6的另一端、該第九場效應管M9的源極、該第十場效應管MlO的源極共同連接于電源端VCC，該第一場效應管Ml的漏極、該第二場效應管M2的漏極、該第三電流源13的另一端、該第四電流源14的另一端、該第五電流源15的另一端共同連接與接地端GND。本發(fā)明高速信號檢測系統(tǒng)的工作原理如下所述設置所述基準端VREF為一固定電平，即高速信號的檢測門限，通過所述輸入端VIN加入一高速信號，該高速信號經過所述前置接收器接收后從VOl、V02輸出，進入所述次級放大器并經次級放大器放大以后得到輸出信號V2A、V2B，所述輸出信號V2A、V2B進入所述末級放大器并經所述末級放大器轉換成單端輸出信號VOUT從所述輸出端輸出。各級放大器分析
前置接收器
直流增益:A1 = gma/ (gma+gmb)
其中 gma = gml = gm2, gmb = gmbl = gmb2,gml、gm2 為該第一場效應管 Ml、該第二場效應管M2的小信號跨導,gmbl、gmb2為該第一場效應管Ml、該第二場效應管M2的體效應小信號跨導，因為gma遠大于gmb,故Al = gma/(gma+gmb) ^ I,即具有低增益；
交流特性pl = (gma+ gmb)/Cl,其中Cl為前置放大器輸出端的等效電容，由于gma+gmb較大，可見該極點pi較大，即具有高帶寬。即前置接收器具有低增益和高帶寬，可將輸入信號無衰減的接收下來，并輸出至次級放大器。
次級放大器
直流增益A2 = (gmc*R)/2
其中 gmc = gm3 = gm4 = gm5 = gm6, R = Rl = R2 = R4 = R5, gm3、gm4、gm5、gm6 分別為該第三場效應管M3、該第四場效應管M4、該第五場效應管M5、該第六場效應管M6的小信號跨導，因為R的值較小，一般不超過5KQ，故A2的值不會太大，即具有中等增益；
交流特性p2、p3 = 1/(R*C2)，其中C2為次級放大器輸出端的等效電容，由于R較小，可見極點p2、p3均較大，即具有高帶寬，且由于p2、p3重合，即具有濾波作用，可以迅速衰減大于信號頻率的噪聲。即次級放大器具有中等增益和高帶寬。末級放大器
直流增益A3 = gmd*(ron // rop)
其中gmd = gm7 = gm8, gm7、gm8為該第七場效應管M7、該第八場效應管M8的小信號跨導，rop為該第七場效應管M7的小信號電阻，ron為該第八場效應管M8的小信號電阻，因為ron、rop通常較大,一般大于100KQ，故A3較大，即具有高增益；
交流特性p4 = I/(C3*(ron // rop)),其中C3為輸出端Vout的等效電容，由于ron、rop較大，故p4較小，即具有低帶寬。即末級放大器具有高增益和低帶寬，可以對信號進行幅度放大。綜上，由于前置接收器和次級放大器均具有高帶寬，可保證高速信號無衰減的通過，同時又具有中等增益，可以將高速信號的擺幅和該基準端的差值進行放大，以便末級放大器可以正確接收并放大輸出至該輸出端V0UT，從而實現檢測高速信號的作用。功能分析
如果輸入端VIN的信號擺幅始終小于該基準端VREF，經過前置接收器之后，VOl的擺幅也始終小于V02，經過次級放大器放大后，輸出V2B的擺幅也始終小于V2A，再經過末級放大器放大以后，從該輸出端VOUT —直輸出低電平。即此時高速信號檢測電路未檢測到高速信號。如果輸入端VIN的信號擺幅始終大于該基準端VREF，經過前置接收器之后，VOl的擺幅也始終大于V02，經過次級放大器放大后，輸出V2B的擺幅也始終大于V2A，再經過末級放大器放大以后，從該輸出端VOUT輸出有效信號。即此時高速信號檢測電路檢測到高速信號。經過以上原理分析，可知該高速信號檢測電路可以對高速信號進行準確的檢測，并且可以通過改變該基準端VREF來改變高速信號的檢測門限，具有很大的靈活性。
權利要求
1.包括一輸入端，一基準端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與輸入端、基準端及接地端相連的前置接收器，一與前置接收器及接地端相連的次級放大器，一與次級放大器、輸出端、電源端及接地端相連的末級放大器，一與前置接收器、次級放大器、末級放大器、電源端及接地端相連的偏置電路。
2.如權利要求I所述的高速信號檢測電路，其特征在于所述前置接收器包括一與所述輸入端及所述接地端相連的第一場效應管、一與所述基準端及所述接地端相連的第二場效應管；所述次級放大器包括一與所述第一場效應管相連的第三場效應管、一與所述第二場效應管相連的第四場效應管、一與所述第三場效應管相連的第五場效應管、一與所述第四場效應管相連的第六場效應管、一與所述第三場效應管相連的第一電阻、一與所述第四場效應管相連的第二電阻、一與所述第一電阻、所述第二電阻及所述電源端相連的第三電阻、一與所述第五場效應管相連的第四電阻、一與所述第六場效應管相連的第五電阻、一與所述第四電阻、所述第五電阻及所述電源端相連的第六電阻；所述末級放大器包括一所述第五場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管及所述輸出端相連的第八場效應管、一與所述第七場效應管及所述電源端相連的第九場效應管、一與所述第七場效應所述第八場效應管、所述第九場效應管、所述輸出端及所述電源端相連的第八場效應管；所述偏置電路包括一與所述第一場效應管、所述第三場效應管及所述電源端相連的第一電流源、一與所述第二場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第二電流源、一與所述第三場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第三電流源、一與所述第五場效應管、所述第六場效應管及所述電源端相連的第四電流源、一與所述第七場效應管、所述第八場效應管及所述電源端相連的第五電流源。
3.如權利要求2所述的高速信號檢測電路，其特征在于所述第一場效應管的柵極與所述輸入端相連，所述第二場效應管的柵極與所述基準端相連，所述第一場效應管的源極、所述第三場效應管的柵極、所述第一電流源的一端共同相連，所述第二場效應管的源極、所述第四場效應管的柵極、所述第二電流源的一端共同相連。
4.如權利要求2所述的高速信號檢測電路，其特征在于所述第三場效應管的漏極、所述第五場效應管的柵極、所述第一電阻的一端共同相連，所述第四場效應管的漏極、所述第六場效應管的柵極、所述第二電阻的一端共同相連，所述第一電阻的另一端、所述第二電阻的另一端、所述第三電阻的一端共同相連，所述第五場效應管的漏極、所述第七場效應管的柵極、所述第四電阻的一端共同相連，所述第六場效應管的漏極、所述第八場效應管的柵極、所述第五電阻的一端共同相連，所述第四電阻的另一端、所述第五電阻的另一端、所述第六電阻的一端共同相連，所述第五場效應管的源極、所述六場效應管的源極、所述第四電流源的一端共同相連，所述第三場效應管的源極、所述第四場效應管的源極、所述第三電流源的一端共同相連。
5.如權利要求2所述的高速信號檢測電路，其特征在于所述第七場效應管的漏極、所述第九場效應管的柵極和漏極、所述第十場效應管的柵極共同相連，所述第十場效應管的漏極、所述第八場效應管的漏極、所述輸出端共同相連，所述第七場效應管的源極、所述第八場效應管的源極、所述第五電流源的一端共同相連。
6.如權利要求2所述的高速信號檢測電路，其特征在于所述第一電流源的另一端、所述第二電流源的另一端、所述第三電阻的另一端、所述第六電阻的另一端、所述第九場效應管的源極、所述第十場效應管的源極共同連接于電源端，所述第一場效應管的漏極、所述第二場效應管的漏極、所述第三電流源的另一端、所述第四電流源的另一端、所述第五電流源的另一端共同連接與接地端。
7.—種高速信號檢測方法,包括一輸入端，一基準端，一輸出端，一電源端，一接地端，一用于將輸入端與基準端比較的前置接收器，一用于將前置接收器輸出VOl及V02放大的次級放大器，一用于將次級放大器輸出V2A及V2B放大并轉換成單端輸出的末級放大器，一為前置接收器、次級放大器及末級放大器提供偏置電流源的偏置電路。
8.如權利要求7所述的一種高速信號檢測方法，其特征在于所述前置接收器包括一與所述輸入端及所述接地端相連的第一場效應管、一與所述基準端及所述接地端相連的第二場效應管；所述次級放大器包括一與所述第一場效應管相連的第三場效應管、一與所述第二場效應管相連的第四場效應管、一與所述第三場效應管相連的第五場效應管、一與所述第四場效應管相連的第六場效應管、一與所述第三場效應管相連的第一電阻、一與所述第四場效應管相連的第二電阻、一與所述第一電阻、所述第二電阻及所述電源端相連的第三電阻、一與所述第五場效應管相連的第四電阻、一與所述第六場效應管相連的第五電阻、一與所述第四電阻、所述第五電阻及所述電源端相連的第六電阻；所述末級放大器包括一所述第五場效應管相連的第七場效應管、一與所述第六場效應管及所述輸出端相連的第八場效應管、一與所述第七場效應管及所述電源端相連的第九場效應管、一與所述第七場效應所述第八場效應管、所述第九場效應管、所述輸出端及所述電源端相連的第八場效應管；所述偏置電路包括一與所述第一場效應管、所述第三場效應管及所述電源端相連的第一電流源、一與所述第二場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第二電流源、一與所述第三場效應管、所述第四場效應管及所述電源端相連的第三電流源、一與所述第五場效應管、所述第六場效應管及所述電源端相連的第四電流源、一與所述第七場效應管、所述第八場效應管及所述電源端相連的第五電流源。
9.如權利要求8所述的高速信號檢測方法，其特征在于所述基準端輸入一被設置為固定電平的高速信號，在所述輸入端輸入一高速信號，所述前置接受器將所述輸入端輸入的高速信號和所述基準端輸入的具有固定電平的高速信號進行比較后進行放大，并得到輸出信號V01、V02 ;輸出信號V01、V02進入所述次級放大器，所述次級放大器對所述輸出信號VOU V02進行比較并將比較結果進行放大得到輸出信號V2A、V2B，同時輸出至末級放大器，所述輸出信號V2A、V2B進入所述末級放大器，所述末級放大器對所述輸出信號V2A、V2B進行比較并將比較結果轉換成單端輸出信號輸出至輸出端。
10.如權利要求9所述的高速信號檢測方法，其特征在于所述基準端預先設置的一固定電平就是高速信號的檢測門限。全文摘要
一種高速信號檢測電路，包括一輸入端，一基準端，一輸出端，一電源端，一接地端，一與輸入端、基準端及接地端相連的前置接收器，一與前置接收器及接地端相連的次級放大器，一與次級放大器、輸出端、電源端及接地端相連的末級放大器，一與前置接收器、次級放大器、末級放大器、電源端及接地端相連的偏置電路。本發(fā)明還公開了一種高速信號檢測方法，可以對高速信號進行準確的檢測，并通過改變基準端來改變高速信號的檢測門限，具有很大的靈活性。
文檔編號G01R29/00GK102749528SQ201210256790
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權日2012年7月24日
發(fā)明者范方平 申請人:四川和芯微電子股份有限公司