一种高灵敏度跨阻放大器前端电路制造技术

本发明专利技术公开了一种高灵敏度跨阻放大器前端电路，其在现有电路的负载电阻与第二场效应管之间新增一个宽带放大器，所述带宽放大器包括第三场效应管、第四场效应管、第二负载电阻、第三负载电阻，第二负载电阻一端连接在第三场效应管的漏极上，另一端连接在电源上；所述第三负载电阻一端连接在第四场效应管的漏极上，另一端连接在电源上；所述第三场效应管的栅极连接在第一场效应管的漏极上；所述第四场效应管的栅极连接第一输入电压，并通过第二电容器接地；所述第三场效应管与第四场效应管的源极均通过电流源接地；第二场效应管的栅极连接在第四场效应管的漏极上。采用本发明专利技术可显著改进跨阻放大器带宽与灵敏度，提高光电信号的传输速率或传输距离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电学领域，尤其涉及的是一种高灵敏度跨阻放大器前端电路。
技术介绍
跨阻放大器是将电流信号转化成电压信号并加以放大的电子电路。其最常见的用途之一是光电通信技术光信号接收器的前置放大器。跨阻放大器的前端一般是由一个单级反相放大器与一个并联反馈两部分组成的。反相放大器通常是共源极场效应管或者共射极三极管与负载电阻组成。跨阻放大器通常是宽带放大器。其带宽与增益之积取决于反相器的带宽与增益之积。而其转化增益则由并联反馈电阻值决定。由于跨阻放大器是光电通信技术的关键之一，利用每一个特定半导体工艺的特点开发带宽大与增益高而噪声小的新型跨阻放大器一直是光电通信行业的研发热点之一。但是现有的跨阻放大器一直存在带宽不足，灵敏度不够的问题。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高灵敏度跨阻放大器前端电路，旨在解决现有的跨阻放大器的灵敏度不够高的问题。本专利技术的技术方案如下一种高灵敏度跨阻放大器前端电路，其中，包括第一场效应管、负载电阻、第二场效应管、并联反馈电阻、第二负载电阻、第三负载电阻、第三场效应管、第四场效应管、第二电容器和电流源；所述第一场效应管的漏极通过负载电阻与电源连接，其栅极与光电二极管的正极连接，其源极接地；所述第二场效应管的漏极与电源连接，其栅极与第四场效应管的漏极连接，其源极通过恒流源接地；所述第二负载电阻的一端连接在第三场效应管的漏极上，另一端连接在电源上；所述第三负载电阻一端连接在第四场效应管的漏极上，另一端连接在电源上；所述第三场效应管的栅极连接在第一场效应管的漏极上，所述第四场效应管的栅极连接第一输入电压，并通过第二电容器接地；所述第三场效应管与第四场效应管的源极均通过电流源接地；光电二极管的阴极连接输入电压源，第二场效应管的源极连接输出端。所述的高灵敏度跨阻放大器前端电路，其中，还包括第五场效应管和第二电流源，所述第五场效应管串联在第一场效应管与负载电阻之间，其源极连接第一场效应管的漏极，其漏极连接第三场效应管的栅极，其栅极连接在第二输入电压上，第五场效应管与第一场效应管构成一个共栅极层叠结构，所述第二电流源并联在负载电阻和第五场效应管的两端。所述的高灵敏度跨阻放大器前端电路，其中，所述的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管可替换为第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管，各场效应管的漏极、栅极和源极分别对应于各三极管的集电极、基极和发射极。所述的高灵敏度跨阻放大器前端电路，其中，所述的第一场效应管、第二场效应管、第三场效应管、第四场效应管和第五场效应管可替换为第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管，各场效应管的漏极、栅极和源极分别对应于各三极管的集电极、基极和发射极。所述的高灵敏度跨阻放大器前端电路，其中，还包括第一电容器，所述第一电容器并联在第二负载电阻的两端。本专利技术的有益效果对特定的芯片制造工艺，本专利技术提出一种新的跨阻放大器前端电路结构，于现有电路的负载电阻&与跟随器管M2或Q2之间新增一级差分放大电路即一个宽带放大器，与已有电路相比，可以显著改进跨阻放大器带宽与灵敏度，提高光电信号的传输速度或者传输距离，从而也可以扩大制造工艺的应用范围。附图说明图1为现有的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。图2为现有的另一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。图3为本专利技术实施例一提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。图4为本专利技术实施例二提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。图5为本专利技术实施例三提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。图6为本专利技术实施例四提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。图7为跨阻放大器的等效电路图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。现有的跨阻放大器的前端电路一般是共源场效应管反相放大器(如图1所示)或者是共射极三极管型反相放大器(如图2所示)。在图1中，第一场效应管Ml的漏极通过负载电阻&与电源VDD连接，第一场效应管Ml的栅极与光电二极管的正极连接，第一场效应管Ml的源极接地。第二场效应管M2的漏极与恒压电源VDD连接，第二场效应管M2的栅极与第一场效应管Ml的漏极连接，第二场效应管M2的源极通过恒流源I接地。第一场效应管Ml的源极通过并联反馈电阻&与第二场效应管M2的源极连接。光电二极管的阴极连接输入电压源VPD，第二场效应管M2的源极连接输出端V0UT。图2是将图1中的第一场效应管Ml和第二场效应管M2替换为第一三极管Ql和第二三极管Q2。本专利技术提出一种用增加一级宽带放大器的方法来提高增益来显著改善现有跨阻放大器的带宽与灵敏度的方法。这种方法是在现有共源极场效应管反相放大器或者是共射极三极管型反相放大器的基础上，增加一级差分放大电路，参见图3和图4。参见图3，在实施例一中，新增的一级差分放大电路是连接于图1中的现有电路的负载电阻&与第二场效应管(又称跟随器管)M2之间的一个宽带差分放大器。这个宽带差分放大器包括第三场效应管M3与第四场效应管M4构成的差分对管、电流源II、第二负载电阻R1、第三负载电阻R2、第一电容器C和第二电容器Cl。所述第一电容器并联在第二负载电阻Rl的两端；第二负载电阻Rl —端连接在第三场效应管M3的漏极上，另一端连接在电源VDD上；所述第三负载电阻R2 —端连接在第四场效应管M4的漏极上，另一端连接在电源VDD上；所述第三场效应管M3的栅极连接在第一场效应管Ml的漏极上；所述第四场效应管M4的栅极连接第一输入电压Vbl，并通过第二电容器Cl接地；所述第三场效应管M3与第四场效应管M4的源极均通过电流源Il接地；第二场效应管M2的栅极连接在第四场效应管M4的漏极上。参见图4为本专利技术提供的实施例二的电路结构，在实施例二中，新增的一级差分放大电路是连接于图2中的现有电路的负载电阻RL与第二三极管(又称跟随器管)Q2之间的一个宽带差分放大器。这个宽带差分放大器包括第三三极管Q3与第四三极管Q4构成的差分对管、电流源II、第二负载电阻R1、第三负载电阻R2、第一电容器C和第二电容器 Cl。所述第一电容器并联在第二负载电阻Rl的两端；第二负载电阻Rl —端连接在第三三极管Q3的集电极上，另一端连接在电源VDD上；所述第三负载电阻R2 —端连接在第四三极管Q4的集电极上，另一端连接在电源VDD上；所述第三三极管Q3的基极连接在第一三极管 Ql的集电极上；所述第四三极管Q4的基极连接第一输入电压Vbl，并通过第二电容器Cl接地；所述第三三极管Q3与第四三极管Q4的发射极均通过电流源Il接地；第二三极管Q2的基极连接在第四三极管Q4的集电极上。参见图5，本专利技术还提供实施例三，该实施例三是在本专利技术实施例一产品的基础上的改进电路在实施例一的电路中插入共栅极层叠结构与电流注入电路。其具体电路结构为在第一场效应管Ml与负载电阻&之间串联一个第五场效应管M5，所述第五场效应管M5的源极连接第一场效应管Ml的漏极，第五场效应管M5的漏极连接在负载电阻和第三场效应管M3的栅极，第五场效应管M5的栅极连接在第二输入电压孙2上，所述第五场效应管M5与第一场效应管本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种高灵敏度跨阻放大器前端电路，其特征在于，包括：第一场效应管、负载电阻、第二场效应管、并联反馈电阻、第二负载电阻、第三负载电阻、第三场效应管、第四场效应管、第二电容器和电流源；所述第一场效应管的漏极通过负载电阻与电源连接，其栅极与光电二极管的正极连接，其源极接地；所述第二场效应管的漏极与电源连接，其栅极与第四场效应管的漏极连接，其源极通过恒流源接地；所述第二负载电阻的一端连接在第三场效应管的漏极上，另一端连接在电源上；所述第三负载电阻一端连接在第四场效应管的漏极上，另一端连接在电源上；所述第三场效应管的栅极连接在第一场效应管的漏极上，所述第四场效应管的栅极连接第一输入电压，并通过第二电容器接地；所述第三场效应管与第四场效应管的源极均通过电流源接地；光电二极管的阴极连接输入电压源，第二场效应管的源极连接输出端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐延臻，
申请(专利权)人：佛山敏石芯片有限公司，
类型：发明
国别省市：44