一种微电流检测电路制造技术

本发明专利技术属于本发明专利技术属于电子电路技术领域，涉及一种微电流检测电路。本发明专利技术的适用于大电容的高速弱电流探测器电路分为前级跨阻放大器、电压电流转换器和后级跨阻放大器三级，前级跨阻放大器为低输入阻抗、低增益的跨阻放大器，在足够宽的带宽下实现电路的一部分增益，隔离输入节点的大电容，抑制第一级的噪声；中间级为电压电流转换级，将第一级跨阻放大器输出的电压信号转换成电流信号，便于后级跨阻放大器处理；后级跨阻放大器为高增益跨阻放大器，为电路提供一定的增益和增加电路驱动能力。从而整体架构可以实现带宽和高增益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电路
，涉及一种微电流检测电路。
技术介绍
在高速传感集成电路中，传感器接收其他非电信号后产生的往往是微弱的电流信号，同时，这些传感器前端寄生电容较大。尤其在高速光电集成电路中，光电二极管接收到光信号后产生微弱的电流信号。为了便于后级电路处理信息，需要将电流信号转化为适当幅值的电压信号，因此要求前级弱电流检测电路具有较大的增益；而考虑到传感器前端寄生电容，特别是电容较大的情况下，使得整体电路不能同时获得高的增益和大的带宽，尤其在要求整体电路具有较好的噪声性能情况下，增益和带宽的折中更加明显。调节式共栅共源(RGC)电路结构能较好的隔离前端传感器的寄生电容，但是噪声性能差；其他电流检测电路一般只适合寄生电容较小的情况。
技术实现思路
本专利技术所要解决的，就是针对上述现有微电流检测电路无法同时实现高增益与高带宽的限制，尤其是在光电管寄生电容大情况下带宽不够宽的问题。提出了一种适用于大电容的高速弱电流探测器电路。本专利技术的技术方案是：一种适用于大电容的高速弱电流探测器电路，包括前级跨阻放大器、电压电流转换器，后级跨阻放大器和偏置电路；所述前级跨阻放大器由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻RF1、第一电容CF1、第一NMOS管MN1和第二NMOS管MN2构成；第一NMOS管MN1的栅极为检测电流输入端，第一NMOS管MN1的漏极通过第一电阻R1后接电源，第一NMOS管MN1的源极接地；第二NMOS管MN2的栅极接第一NMOS管MN1的漏极，第二NMOS管MN2的漏极接电源，第二NMOS管MN2的源极通过第二电阻R2后接地；第一NMOS管MN1的栅极通过第三电阻RF1后接第二NMOS管M2源极与第二电阻R2的连接点；第一电容CF1与第三电阻RF1并联。所述电压电流转换器由第四电阻R3、第二电容C1、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4、第五NMOS
管MN5、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2和运算放大器构成；运算放大器的同相端为电压电流转换器的输入端，运算放大器的反相端依次通过第四电阻R3和第二电容C1接地，运算放大器的输出端接第三NMOS管MN3的栅极；第三NMOS管MN3的漏极接第一PMOS管MP1的漏极，第三NMOS管MN3的源极接第四NMOS管MN4的漏极；第四NMOS管MN4的源极接地，第四NMOS管MN4的栅极接第五NMOS管MN5的栅极；第五NMOS管MN5的漏极接第二PMOS管MP2的漏极，第五NMOS管MN5的源极接地；第一PMOS管MP1的源极接电源，第一PMOS管MP1的栅极接第二PMOS管MP2的栅极；第二PMOS管MP2的源极接电源，第二PMOS管MP2的漏极与第五NMOS管MN5的漏极相连，为电压电流转换器的输出IOUT1。所述后级跨阻放大器为一标准跨阻放大器。本专利技术的有益效果为，本专利技术的适用于大电容的高速弱电流探测器电路分为前级跨阻放大器、电压电流转换器和后级跨阻放大器三级，前级跨阻放大器为低输入阻抗、低增益的跨阻放大器，在足够宽的带宽下实现电路的一部分增益，隔离输入节点的大电容，抑制第一级的噪声；中间级为电压电流转换级，将第一级跨阻放大器输出的电压信号转换成电流信号，便于后级跨阻放大器处理；后级跨阻放大器为高增益跨阻放大器，为电路提供一定的增益和增加电路驱动能力。从而整体架构可以实现带宽和高增益。附图说明图1为本专利技术所提出的微电流检测电路框架；图2为本专利技术所提前级跨阻放大器的一种实例电路；图3为本专利技术所提电压电流转换器电路结构示意图；图4为本专利技术所提出的后级跨阻放大器电路结构示意图。具体实施方式下面结合附图，详细描述本专利技术的技术方案：本专利技术中，考虑到信号输入节点寄生电容大，会严重影响跨阻放大器的增
益带宽积，无法在满足传输速度的前提下，一步将弱电流信号放大到输出合适的电压信号。因此，如图1所示，本专利技术将跨阻分成前级跨阻和后级跨阻放大器两级实现总的跨阻增益，前后两级跨阻之间用一个电压电流转换电路连接。前级跨阻放大器为低输入阻抗、低增益的跨阻放大器，在足够宽的带宽下实现电路的一部分增益，隔离输入节点的大电容，抑制第一级的噪声；由于前级跨阻输出的信号为电压信号，为了后级跨阻能继续正常放大，中间加入电压电流转换电路将前级输出的电压信号转换成电流信号，同时，电压电流转换电路能提供一定的电流增益；前级跨阻输出的电压信号仍然较小，后级用电压放大器实现难度大，因此后级选择跨阻放大器。这样就形成了图1所示电路结构，也是本专利技术保护的电路结构。多级放大器噪声系数计算公式 N F 1 ~ n = N F 1 + N F 2 - 1 G 1 + N F 3 - 1 G 1 G 2 + N F 4 - 1 G 1 G 2 G 3 + ... + N F n - 1 G 1 G 2 G 3 ... G ( n - 1 ) ]]>其中NFx为第x级放大器的噪声系数，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电流检测电路，包括前级跨阻放大器、电压电流转换器、后级跨阻放大器和偏置电路；所述前级跨阻放大器由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻RF1、第一电容CF1、第一NMOS管MN1和第二NMOS管MN2构成；第一NMOS管MN1的栅极为检测电流输入端，第一NMOS管MN1的漏极通过第一电阻R1后接电源，第一NMOS管MN1的源极接地；第二NMOS管MN2的栅极接第一NMOS管MN1的漏极，第二NMOS管MN2的漏极接电源，第二NMOS管MN2的源极通过第二电阻R2后接地；第一NMOS管MN1的栅极通过第三电阻RF1后接第二NMOS管M2源极与第二电阻R2的连接点；第一电容CF1与第三电阻RF1并联。所述电压电流转换器由第四电阻R3、第二电容C1、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2和运算放大器构成；运算放大器的同相端为电压电流转换器的输入端，运算放大器的反相端依次通过第四电阻R3和第二电容C1接地，运算放大器的输出端接第三NMOS管MN3的栅极；第三NMOS管MN3的漏极接第一PMOS管MP1的漏极，第三NMOS管MN3的源极接第四NMOS管MN4的漏极；第四NMOS管MN4的源极接地，第四NMOS管MN4的栅极接第五NMOS管MN5的栅极；第五NMOS管MN5的漏极接第二PMOS管MP2的漏极，第五NMOS管MN5的源极接地；第一PMOS管MP1的源极接电源，第一PMOS管MP1的栅极接第二PMOS管MP2的栅极；第二PMOS管MP2的源极接电源，第二PMOS管MP2的漏极与第五NMOS管MN5的漏极相连，为电压电流转换器的输出IOUT1。...

【技术特征摘要】
1.一种微电流检测电路，包括前级跨阻放大器、电压电流转换器、后级跨阻放大器和偏置电路；所述前级跨阻放大器由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻RF1、第一电容CF1、第一NMOS管MN1和第二NMOS管MN2构成；第一NMOS管MN1的栅极为检测电流输入端，第一NMOS管MN1的漏极通过第一电阻R1后接电源，第一NMOS管MN1的源极接地；第二NMOS管MN2的栅极接第一NMOS管MN1的漏极，第二NMOS管MN2的漏极接电源，第二NMOS管MN2的源极通过第二电阻R2后接地；第一NMOS管MN1的栅极通过第三电阻RF1后接第二NMOS管M2源极与第二电阻R2的连接点；第一电容CF1与第三电阻RF1并联。所述电压电流转换器由第四电阻R3、第二电容C1、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4、第五NMOS管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽坤，龚宏国，刘凯，石跃，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51