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 一個重要的角色。最近幾年，研究人員對于跨阻放大器的結(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，且隨著信號傳輸速度的不斷提升，對高帶寬的跨阻放大器的需求越來越 迫切。而大多數(shù)的跨阻放大器對于前端光電探測器的寄生電容非常敏感，也就是說它們只 能在某個特定的寄生電容下才能獲得足夠大的帶寬來滿足工作需要，此外還有焊盤和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)問題是現(xiàn)有的跨阻放大器對于前端光電探測器的寄生電容 非常敏感，只能在某個特定的寄生電容下才能獲得足夠大的帶寬來滿足工作需要，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，包括一對單元電路，所述一對單元電路的輸入信號相反，對稱連接設(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，整個電路的輸入與第二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：采用兩個負(fù)反饋環(huán)路降低等效輸入電阻，進(jìn)而可W減小對于前 端光電探測器寄生電容的敏感度，從而提高整個跨阻放大器的工作帶寬；且整個電路沒有 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。
【附圖說明】
[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有兩個反饋環(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）的輸入信號與M9漏極（M10漏極，Mll源極，M5源極）的輸入信號相反，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減小對于前端光電探測器寄生電容的敏感度， 從而提高整個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。整個電路沒有采用任何電感，因此集成度較高，具有成本低， 功耗低，帶寬高的優(yōu)勢。
[0014] 如圖3所示，M2,M8運(yùn)兩個MOS形成了第一個反饋環(huán)路；M8,M7,M3運(yùn)立個MOS形 成了第二個反饋環(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，而整個電路的輸入與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 也就是整個電路的輸入連接。而前饋環(huán)路的連接是輸入通過連接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 信號與M9漏極（M10漏極，Mll源極，M5源極）的輸入信號相反，前端探測器的光電流從兩 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作為兩個負(fù)反饋 環(huán)路來進(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通過外加電源直接提供，也可W 通過帶隙基準(zhǔn)的方法提供，因為運(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，同時電路并沒有采用有源電感，面積很小，功耗很 低。
【主權(quán)項】
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：包括一對單元電路，所 述一對單元電路的輸入信號相反，對稱連接設(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，整個電路的輸入與第二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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙負(fù)反饋前饋共柵結(jié)構(gòu)的差分跨阻放大器電路，包括一對單元電路，所述一對單元電路的輸入信號相反，對稱連接設(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)明采用兩個負(fù)反饋環(huán)路降低等效輸入電阻，進(jìn)而可以減小對于前端光電探測器寄生電容的敏感度，從而提高整個跨阻放大器的工作帶寬；且整個電路沒有采用任何電感，因此集成度較高，具有成本低，功耗低，帶寬高的優(yōu)勢。
【IPC分類】H03F3/45, H03F3/24, H03F1/22
【公開號】CN105406823
【申請?zhí)枴緾N201510964758
【發(fā)明人】王蓉, 范忱, 王志功
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月21日