雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)的差分跨阻放大器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)的差分跨阻放大器電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光接收模塊中低面積、低成本、高帶寬、高跨阻增益的跨阻放大器在其中扮演了 一個(gè)重要的角色。最近幾年，研究人員對(duì)于跨阻放大器的結(jié)構(gòu)主要集中在共柵放大器和RGC 電路。目前對(duì)于跨阻放大器的研究重點(diǎn)還是集中在提高放大器的帶寬，降低放大器所需要 的版圖面積方面，且隨著信號(hào)傳輸速度的不斷提升，對(duì)高帶寬的跨阻放大器的需求越來(lái)越 迫切。而大多數(shù)的跨阻放大器對(duì)于前端光電探測(cè)器的寄生電容非常敏感，也就是說(shuō)它們只 能在某個(gè)特定的寄生電容下才能獲得足夠大的帶寬來(lái)滿足工作需要，此外還有焊盤(pán)和ESD 的寄生電容，運(yùn)些都大大限制了跨阻放大器的使用環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的跨阻放大器對(duì)于前端光電探測(cè)器的寄生電容 非常敏感，只能在某個(gè)特定的寄生電容下才能獲得足夠大的帶寬來(lái)滿足工作需要，跨阻放 大器的使用環(huán)境限制很大。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)的差分 跨阻放大器電路，包括一對(duì)單元電路，所述一對(duì)單元電路的輸入信號(hào)相反，對(duì)稱(chēng)連接設(shè)置； 所述單元電路包括第一反饋環(huán)路、第二反饋環(huán)路和前饋環(huán)路；所述第一反饋環(huán)路包括第一 MOS管和第二MOS管；第二反饋環(huán)路包括第二MOS管、第SMOS管和第四MOS管；前饋環(huán)路 包括第二MOS管、第SMOS管和第五MOS管；所述單元電路還包括用來(lái)提供偏置電流的MOS 管；前述第一MOS管的柵極連接第二MOS管的漏極，第一MOS管的漏極連接第二MOS管的源 級(jí)，整個(gè)電路的輸入與第二MOS管的源極相連；第四MOS管的柵極連接第五MOS管的柵極， 第五MOS管的柵極連接第SMOS管的漏極，第四MOS管的源極與第五MOS管的源極均連接整 個(gè)電路的輸入；前饋環(huán)路的輸入端連接第二MOS管的柵極，第二MOS管的漏極連接第SMOS 管的柵極，第SMOS管的漏極連接到第五MOS管的柵極。
[0005] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：采用兩個(gè)負(fù)反饋環(huán)路降低等效輸入電阻，進(jìn)而可W減小對(duì)于前 端光電探測(cè)器寄生電容的敏感度，從而提高整個(gè)跨阻放大器的工作帶寬；且整個(gè)電路沒(méi)有 采用任何電感，因此集成度較高，具有成本低，功耗低，帶寬高的優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 圖1傳統(tǒng)FCG跨阻放大器電路
[0007] 圖2本發(fā)明的電路示意圖。
[0008] 圖3是本發(fā)明單元電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 如圖I所示，現(xiàn)有的前饋共柵差分結(jié)構(gòu)的跨阻放大器電路沒(méi)有兩個(gè)反饋環(huán)路，其 等效電阻可W估算：
[0011] 如圖2所示，本發(fā)明雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)差分跨阻放大器包括十二個(gè)NMOS晶體 管M1-M12,其中Ml漏極（M2漏極，M4源極，M8源極）的輸入信號(hào)與M9漏極（M10漏極，Mll源極，M5源極）的輸入信號(hào)相反，M4的漏極和Mll的漏極接大小相等的負(fù)載R1，R2。并且 在M5和M8的漏極接大小相等的負(fù)載R3,R4。同時(shí)M6和M7的漏極接大小相等的負(fù)載R5， R6。Ml和M9的柵電壓由外加偏置電壓Vbias提供，M5和M8的柵電壓也由外加偏置電壓VG 提供。而M4 (M^和Mll(M。）的柵電壓分別由M7和M6的漏極提供，而M6 (MlO)和M7 (M。 的柵電壓分別由M5和M8的漏極端提供。增加了兩個(gè)反饋回路之后：
[0013] 與前一公式相比，后者明顯小于前者。M2(M10)和M3(M12)形成的兩個(gè)負(fù)反饋環(huán)路 能夠進(jìn)一步的降低等效輸入電阻，進(jìn)而可W減小對(duì)于前端光電探測(cè)器寄生電容的敏感度， 從而提高整個(gè)跨阻放大器的工作帶寬。電源電壓大小為1. 8V，Ml和M9的偏置電壓為0. 9V， M5和M8的偏置電壓為1.IV。整個(gè)電路沒(méi)有采用任何電感，因此集成度較高，具有成本低， 功耗低，帶寬高的優(yōu)勢(shì)。
[0014] 如圖3所示，M2,M8運(yùn)兩個(gè)MOS形成了第一個(gè)反饋環(huán)路；M8,M7,M3運(yùn)立個(gè)MOS形 成了第二個(gè)反饋環(huán)路；前饋環(huán)路則由M8,M7,M4形成。運(yùn)里的Ml(M9)用來(lái)提供偏置電流。 M2 (MlO)的柵極，漏極分別連接M8(M5)的漏極和源級(jí)，而整個(gè)電路的輸入與M8(M5)的源極 相連；M3 (M。）的柵極連接M4 (Mil)的柵極也就是M7(M6)的漏極，源極與M4 (Mil)的源極 也就是整個(gè)電路的輸入連接。而前饋環(huán)路的連接是輸入通過(guò)連接M8(M5)的柵極，而M8(M5) 的漏極再連接M7 (M6)的柵極，最后M7 (M6)的漏極連接到M4 (M12)的柵極。 陽(yáng)01引本發(fā)明電路的輸入采用差分的結(jié)構(gòu)。Ml漏極（M2漏極，M4源極，M8源極）的輸入 信號(hào)與M9漏極（M10漏極，Mll源極，M5源極）的輸入信號(hào)相反，前端探測(cè)器的光電流從兩 端輸入。M4,Mll是該跨阻放大器的共柵管，M5,M6,M7與M8作為Gain-Boost結(jié)構(gòu)來(lái)降低 M4,Mll的等效Gm,降低輸入端的等效電阻，增加帶寬。M3,M2,MlO與M12作為兩個(gè)負(fù)反饋 環(huán)路來(lái)進(jìn)一步降低了輸入端的電阻，提高放大器的帶寬，降低PD的寄生電容對(duì)于整體帶寬 的影響。此電路可W用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制作。電源電壓大小為1. 8V，M1和M9的偏置電壓為 0. 9V，M5和M8的偏置電壓為1.IV，運(yùn)些直流偏置電壓可W通過(guò)外加電源直接提供，也可W 通過(guò)帶隙基準(zhǔn)的方法提供，因?yàn)檫\(yùn)些方法比較普遍，在此不再寶述。
[0016] 本發(fā)明提出的雙負(fù)反饋環(huán)路，大大減小了前端負(fù)載寄生電容對(duì)電路工作帶寬的影 響，大大提高了放大器電路的工作帶寬，同時(shí)電路并沒(méi)有采用有源電感，面積很小，功耗很 低。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)的差分跨阻放大器電路，其特征是：包括一對(duì)單元電路，所 述一對(duì)單元電路的輸入信號(hào)相反，對(duì)稱(chēng)連接設(shè)置； 所述第一反饋環(huán)路包括第一MOS管和第二MOS管；第二反饋環(huán)路包括第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；前饋環(huán)路包括第二MOS管、第三MOS管和第五MOS管；所述單元電路還 包括用來(lái)提供偏置電流的MOS管；前述第一MOS管的柵極連接第二MOS管的漏極，第一MOS 管的漏極連接第二MOS管的源級(jí)，整個(gè)電路的輸入與第二MOS管的源極相連；第四MOS管的 柵極連接第五MOS管的柵極，第五MOS管的柵極連接第三MOS管的漏極，第四MOS管的源極 與第五MOS管的源極均連接整個(gè)電路的輸入；前饋環(huán)路的輸入端連接第二MOS管的柵極，第 二MOS管的漏極連接第三MOS管的柵極，第三MOS管的漏極連接到第五MOS管的柵極。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)的差分跨阻放大器電路，包括一對(duì)單元電路，所述一對(duì)單元電路的輸入信號(hào)相反，對(duì)稱(chēng)連接設(shè)置；所述單元電路包括第一反饋環(huán)路、第二反饋環(huán)路和前饋環(huán)路。本發(fā)明采用兩個(gè)負(fù)反饋環(huán)路降低等效輸入電阻，進(jìn)而可以減小對(duì)于前端光電探測(cè)器寄生電容的敏感度，從而提高整個(gè)跨阻放大器的工作帶寬；且整個(gè)電路沒(méi)有采用任何電感，因此集成度較高，具有成本低，功耗低，帶寬高的優(yōu)勢(shì)。
【IPC分類(lèi)】H03F3/45, H03F3/24, H03F1/22
【公開(kāi)號(hào)】CN105406823
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510964758
【發(fā)明人】王蓉, 范忱, 王志功
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日