一种低电压低输出阻抗跨阻放大器制造技术

本发明专利技术公开一种低电压低输出阻抗跨阻放大器，包括第一至第十MOS管以及第一、第二电阻，MOS管构成两级放大器，第一级为共栅放大器结构，第二级为共源放大器结构；电阻跨接于输入端和输出端之间，保证了低输入阻抗和低输出阻抗。此种结构可工作在低电源电压下，提高了电流转换效率并缓解了带外干扰信号对电路工作点的影响。

A low voltage and low output impedance transimpedance amplifier

The invention discloses a low voltage and low output impedance transimpedance amplifier, which comprises first to tenth MOS transistors and first and second resistors. The MOS transistors constitute a two-stage amplifier. The first stage is a cascode amplifier structure and the second stage is a cascode amplifier structure. Output impedance. This structure can work under low power supply voltage, improve the current conversion efficiency and alleviate the influence of out-of-band interference signal on the working point of the circuit.

【技术实现步骤摘要】
一种低电压低输出阻抗跨阻放大器
本专利技术属于跨阻放大器
，特别涉及一种低电压低输出阻抗跨阻放大器。
技术介绍
随着工艺尺寸的不断缩小以及低功耗的应用驱动，模拟集成电路的电源电压不断朝着更低的方向演变。然而受到漏电流等问题制约，晶体管的阈值电压没有随着特征尺寸持续降低而是稳定在350mV～450mV的量级，这给传统的模拟电路设计带来了巨大的挑战。低电压条件下模拟电路的摆幅收到很大的限制，因此基于电流模的信号运算和处理方法将成为低电压模拟电路设计的重要手段。作为电流模电路的核心模块，跨阻放大器的设计具有关键的作用。跨阻放大器不但需要自身可以工作在较低电源电压下，其低输入阻抗和低输出阻抗直接决定了电流转换效率和驱动能力。传统的基于OTA的跨阻放大器一方面很难工作在较低的电源电压下，另一方面其仅能在带宽内提供较低的输入阻抗，在较强带外干扰信号的作用下会带来工作点的偏移。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种低电压低输出阻抗跨阻放大器，其可工作在低电源电压下，提高了电流转换效率并缓解了带外干扰信号对电路工作点的影响。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种低电压低输出阻抗跨阻放大器，包括第一至第十MOS管以及第一、第二电阻，其中，第一MOS管的栅极接第一偏置电压，第一MOS管的源极接电源，第一MOS管的漏极接第三MOS管的源极；第三MOS管的源极为输入电流正极，第三MOS管的栅极接地，第三MOS管的漏极接第七MOS管的漏极；第七MOS管的栅极接第二偏置电压，第七MOS管的源极接地；第二MOS管的源极接电源，第二MOS管的栅极接第三MOS管的漏极，第二MOS管的漏极接第八MOS管的漏极，第二MOS管的漏极为电压输出负极；第八MOS管的栅极接第二偏置电压，第八MOS管的源极接地；第一电阻的正极接第三MOS管的源极，第一电阻的负极接电压输出负极；第五MOS管的栅极接第一偏置电压，第五MOS管的源极接电源，第五MOS管的漏极接第六MOS管的源极；第六MOS管的源极为输入电流负极，第六MOS管的栅极接地，第六MOS管的漏极接第十MOS管的漏极；第十MOS管的栅极接第二偏置电压，第十MOS管的源极接地；第四MOS管的源极接电源，第四MOS管的栅极接第六MOS管的漏极，第四MOS管的漏极接第九MOS管的漏极，第四MOS管的漏极为电压输出正极；第九MOS管的栅极接第二偏置电压，第九MOS管的源极接地；第二电阻的正极接第六MOS管的源极，第二电阻的负极接电压输出正极。上述第一至第六MOS管采用PMOS管。上述第七至第十MOS管采用NMOS管。采用上述方案后，本专利技术提供的放大器结构由两级放大器组成，第一级为共栅放大器结构，第二级为共源放大器结构；负载阻抗跨接于输入端和输出端之间，保证了低输入阻抗和低输出阻抗。相比于传统基于OTA结构的跨阻放大器，该结构可工作在低至0.6V的电源电压下，其输入端的共栅放大器可有效拉低高频处的输入阻抗，提高了电流转换效率并缓解了带外干扰信号对电路工作点的影响。本专利技术具有以下效果：(1)该放大器通过其自身结构合理分配了电压裕度，使之可工作在较低的电源电压下；(2)该放大器为共栅输入结构，其自身输入阻抗较低，因此可实现比OTA跨阻放大器更低的带内和带外输入阻抗，提高了电流转换效率并抑制了带外干扰对电路工作点的影响。附图说明图1是本专利技术的电路图；图2是本专利技术输入阻抗随工作频率的变化曲线(实线)与传统OTA结构的跨阻放大器输入阻抗(虚线)的对比图；图3是本专利技术输出阻抗随工作频率的变化曲线。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的技术方案及有益效果进行详细说明。本专利技术提供一种低电压低输出阻抗跨阻放大器，包括第一级的共栅管以及第二级的共源管，负载电阻跨接在第一级共栅管的源极和第二级输出端之间。第一级的共栅管为P型金属氧化物金属管(以下简称PMOS管)，其源极和漏极分别接固定电流源，共栅管源极跨接的电阻可起到分流失配电流、稳定直流工作点的作用。共栅管的栅极接地以节约电压裕度。第二级共源放大器的输入管为PMOS管，负载管为N型金属氧化物金属管(以下简称NMOS管)构成的电流源。如图1所示，是本专利技术的一种具体实现结构，包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管以及第一电阻R1、第二电阻R2，其中：第一PMOS管P1的栅极接偏置电压1，P1的源极接电源，P1的漏极接第三PMOS管P3的源极；P3的源极为输入电流正极，P3的栅极接地，P3的漏极接第一NMOS管N1的漏极；N1的栅极接偏置电压2，N1的源极接地；第二PMOS管P2的源极接电源，P2的栅极接P3的漏极，P2的漏极接第二NMOS管N2的漏极，P2的漏极为电压输出负极；N2的栅极接偏置电压2，N2的源极接地；第一电阻R1的正极接P3的源极，R1的负极接电压输出负极；第五PMOS管P5的栅极接偏置电压1，P5的源极接电源，P5的漏极接第六PMOS管P6的源极；P6的源极为输入电流负极，P6的栅极接地，P6的漏极接第四NMOS管N4的漏极；N4的栅极接偏置电压2，N4的源极接地；第四PMOS管P4的源极接电源，P4的栅极接P6的漏极，P4的漏极接第三NMOS管N3的漏极，P4的漏极为电压输出正极；N3的栅极接偏置电压2，N3的源极接地；第二电阻R2的正极接P6的源极，R2的负极接电压输出正极。如图2所示为本专利技术的跨阻放大器输入阻抗随工作频率的变化曲线(实线)与传统OTA结构的跨阻放大器输入阻抗(虚线)的对比图。得益于输入级共栅放大器自身的低阻抗特性，本专利技术的输入阻抗在整个频率范围内均低于OTA结构。在环路带宽之外其输入阻抗特性更是明显低于OTA结构，因此可预见本专利技术的跨阻放大器结构对带外干扰的抑制程度有了明显的提高。如图3所示为本专利技术的跨阻放大器输出阻抗随工作频率的变化曲线，可以看出得益于较高的环路增益，该电路可以在10M范围内实现200欧姆以内的输出阻抗值。综合上述，本专利技术提出一种可以工作在低电源电压下的低输出阻抗跨阻放大器。该放大器为全差分结构，主要思路在于利用两级放大器实现较高的环路增益，结合输入和输出端的跨接电阻实现较低的输入阻抗和输出阻抗。第一级的共栅结构除在带内实现较低输入阻抗的同时，在整个频谱范围内可提供不高于1/gm的节点阻抗，可以有效降低带外干扰信号引起的电压扰动，以稳定直流工作点。该放大器针对低电压的应用条件对电路结构进行了优化，使得整个电路的供电电压可压缩至一个栅源电压和一个漏源电压之和，从而可以工作在低至0.6V的电源电压下。以上实施例仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低电压低输出阻抗跨阻放大器，其特征在于：包括第一至第十MOS管以及第一、第二电阻，其中，第一MOS管的栅极接第一偏置电压，第一MOS管的源极接电源，第一MOS管的漏极接第三MOS管的源极；第三MOS管的源极为输入电流正极，第三MOS管的栅极接地，第三MOS管的漏极接第七MOS管的漏极；第七MOS管的栅极接第二偏置电压，第七MOS管的源极接地；第二MOS管的源极接电源，第二MOS管的栅极接第三MOS管的漏极，第二MOS管的漏极接第八MOS管的漏极，第二MOS管的漏极为电压输出负极；第八MOS管的栅极接第二偏置电压，第八MOS管的源极接地；第一电阻的正极接第三MOS管的源极，第一电阻的负极接电压输出负极；第五MOS管的栅极接第一偏置电压，第五MOS管的源极接电源，第五MOS管的漏极接第六MOS管的源极；第六MOS管的源极为输入电流负极，第六MOS管的栅极接地，第六MOS管的漏极接第十MOS管的漏极；第十MOS管的栅极接第二偏置电压，第十MOS管的源极接地；第四MOS管的源极接电源，第四MOS管的栅极接第六MOS管的漏极，第四MOS管的漏极接第九MOS管的漏极，第四MOS管的漏极为电压输出正极；第九MOS管的栅极接第二偏置电压，第九MOS管的源极接地；第二电阻的正极接第六MOS管的源极，第二电阻的负极接电压输出正极。...

【技术特征摘要】
1.一种低电压低输出阻抗跨阻放大器，其特征在于：包括第一至第十MOS管以及第一、第二电阻，其中，第一MOS管的栅极接第一偏置电压，第一MOS管的源极接电源，第一MOS管的漏极接第三MOS管的源极；第三MOS管的源极为输入电流正极，第三MOS管的栅极接地，第三MOS管的漏极接第七MOS管的漏极；第七MOS管的栅极接第二偏置电压，第七MOS管的源极接地；第二MOS管的源极接电源，第二MOS管的栅极接第三MOS管的漏极，第二MOS管的漏极接第八MOS管的漏极，第二MOS管的漏极为电压输出负极；第八MOS管的栅极接第二偏置电压，第八MOS管的源极接地；第一电阻的正极接第三MOS管的源极，第一电阻的负极接电压输出负极；第五MOS管的栅极接第一偏置电压，第五MOS管的源极接电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，
申请(专利权)人：东南大学，东南大学—无锡集成电路技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32