一种微电流检测电路制造技术

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。本发明专利技术的宽带微电流检测电路分为前后两级，前级为低输入阻抗的跨阻放大器，在足够宽的带宽下实现电路的主要跨阻增益；后级为电压增益级，为电路提供一定的增益和增加电路驱动能力。本发明专利技术可以实现几十兆赫兹以上的带宽和超过106量级的跨阻增益。

【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
在高速光电集成电路(OEIC)中，光电二极管接收到光信号产生微弱的电流信号，跨阻放大器将电流信号转换为电压信号。前级微电流检测电路对整个系统的速度和噪声性能有着至关重要的影响。其核心是通过跨阻放大器将光电管产生的微弱电流转化为电压信号。由于光电管产生的电流比较小，要求前级电流检测电路具有足够的增益；而光电管寄生电容大，在高速应用下，要求电路有足够的带宽，因此电流检测电路需要在较高的频带内具有足够小的输入阻抗。尤其在特殊应用中，光强更小，光电管面积更大，寄生电容更大的情况，要使得电路有较大的输出摆幅和转换速度，更需要高增益，低输入阻抗的微电流检测电路。传统的微电流检测电路系统中，由于光电管面积较小，光电管寄生电容小。同时转换后输出的电压信号幅值也较小，因此对电流检测电路的增益和输入阻抗要求小。已有的微电流检测电路无法兼顾高增益与高速的要求，无法适用于光敏面大、光响应度低的应用。
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。提出了一种新的宽带高增益微电流检测电路。本专利技术的技术方案是：一种微电流检测电路，包括光电二极管、前级跨阻放大器、后级电压放大器和偏置电路；所述前级跨阻放大器由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第九电阻RF1、第十电阻RF2、第十一电阻RF3、第一电容CF1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6和PMOS管MP0构成；第一NMOS管M1的栅极接光电二极管的负极，光电二极管的正极接地，第一NMOS管M1的漏极通过第一电阻R1后接电源，第一NMOS管M1的源极接地；第二NMOS管M2的栅极接第一NMOS管M1的漏极，第二NMOS管M2的漏极接电源，第二NMOS管M2的源极通过第二电阻R2后接地；第三NMOS管M3的漏极通过第三电阻R3后接电源，第三NMOS管M3的栅极接第二NMOS管M2的源极，第三NMOS管M3的源极接地；第四NMOS管M4的漏极接电源，第四NMOS管M4的栅极接第三NMOS管M3的漏极，第四NMOS管M4的源极通过第四电阻R4后接地；PMOS管MP0的源极接电源，其栅极接偏置电路的输出端；第五NMOS管M5的漏极接PMOS管MP0的漏极，第五NMOS管M5的栅极接第四NMOS管M4的源极，第五NMOS管M5的源极接地；第六NMOS管M6的漏极接电源，第六NMOS管M6的栅极接PMOS管MP0的漏极，第六NMOS管M6的源极通过第六电阻R6后接地；第五NMOS管M5的栅极通过第九电阻RF1后接第六NMOS管M6源极与第六电阻R6的连接点；第一NMOS管M1的栅极依次通过第十电阻RF2和第十一电阻RF3后接第六NMOS管M6源极与第六电阻R6的连接点；第一电容CF1与第十一电阻RF3并联；第九电阻RF1、第六NMOS管M6源极、第六电阻R6、第一电容CF1和第十一电阻RF3的连接点为前级跨阻放大器的输出端；所述后级电压放大器由第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容CBP、第二电容CF2和运算放大器构成；运算放大器的正输入端接前级跨阻放大器的输出端，运算放大器负输入端依次通过第七电阻R7和第三电容CBP后接地，运算放大器的输出端为后级电压放大器的输出端；第八电阻R8的一端接运算放大器负输入端与第七电阻R7的连接点，第八电阻R8的另一端接运算放大器的电源端；第二电容CF2和第八电阻R8并联。本专利技术的有益效果为，本专利技术的宽带微电流检测电路分为前后两级，前级为低输入阻抗的跨阻放大器，在足够宽的带宽下实现电路的主要跨阻增益；后级为电压增益级，为电路提供一定的增益和增加电路驱动能力，可以实现几十兆赫兹以上的带宽和超过106量级的跨阻增益。附图说明图1为本专利技术所提出的微电流检测电流框架；图2为本专利技术所提出的跨阻放大器电路结构示意图；图3为本专利技术所提后级电压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：对于跨阻放大器，如图2所示，考虑到输出信号始终在静态工作点以上，为了增大输出信号摆幅，将静态工作点尽可能设置得低。为了增加电路的匹配性，跨阻放大器内部由三个参数完全相同的共源共漏级联而成，反馈使得三个共源共漏静态点保持相同，即M1的漏极、栅极、源极电压分别与M3和M5的漏极、栅极、源极电压相等，M1、M3、M5的漏电流相同；M2的漏极、栅极、源极电压分别于M4和M6的漏极、栅极、源极电压相等，M2、M4、M6的漏电流相同。因此，本专利技术此处仅以分析M1和M2构成的共源共漏级的方式，阐述电路静态工作点。由Vgs1＝Vgs3，有M1管电流为M2管为将和代入上述两式中，可得到 I d 1 = 1 R 1 ( V D D - 2 I d 1 β 1 - V t h - 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电流检测电路，包括光电二极管、前级跨阻放大器、后级电压放大器和偏置电路；所述前级跨阻放大器由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第九电阻RF1、第十电阻RF2、第十一电阻RF3、第一电容CF1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6和PMOS管MP0构成；第一NMOS管M1的栅极接光电二极管的负极，光电二极管的正极接地，第一NMOS管M1的漏极通过第一电阻R1后接电源，第一NMOS管M1的源极接地；第二NMOS管M2的栅极接第一NMOS管M1的漏极，第二NMOS管M2的漏极接电源，第二NMOS管M2的源极通过第二电阻R2后接地；第三NMOS管M3的漏极通过第三电阻R3后接电源，第三NMOS管M3的栅极接第二NMOS管M2的源极，第三NMOS管M3的源极接地；第四NMOS管M4的漏极接电源，第四NMOS管M4的栅极接第三NMOS管M3的漏极，第四NMOS管M4的源极通过第四电阻R4后接地；PMOS管MP0的源极接电源，其栅极接偏置电路的输出端；第五NMOS管M5的漏极接PMOS管MP0的漏极，第五NMOS管M5的栅极接第四NMOS管M4的源极，第五NMOS管M5的源极接地；第六NMOS管M6的漏极接电源，第六NMOS管M6的栅极接PMOS管MP0的漏极，第六NMOS管M6的源极通过第六电阻R6后接地；第五NMOS管M5的栅极通过第九电阻RF1后接第六NMOS管M6源极与第六电阻R6的连接点；第一NMOS管M1的栅极依次通过第十电阻RF2和第十一电阻RF3后接第六NMOS管M6源极与第六电阻R6的连接点；第一电容CF1与第十一电阻RF3并联；第九电阻RF1、第六NMOS管M6源极、第六电阻R6、第一电容CF1和第十一电阻RF3的连接点为前级跨阻放大器的输出端；所述后级电压放大器由第七电阻R7、第八电阻R8、第三电容CBP、第二电容CF2和运算放大器构成；运算放大器的正输入端接前级跨阻放大器的输出端，运算放大器负输入端依次通过第七电阻R7和第三电容CBP后接地，运算放大器的输出端为后级电压放大器的输出端；第八电阻R8的一端接运算放大器负输入端与第七电阻R7的连接点，第八电阻R8的另一端接运算放大器的电源端；第二电容CF2和第八电阻R8并联。...

【技术特征摘要】
1.一种微电流检测电路，包括光电二极管、前级跨阻放大器、后级电压放大器和偏置电路；所述前级跨阻放大器由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第六电阻R6、第九电阻RF1、第十电阻RF2、第十一电阻RF3、第一电容CF1、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三NMOS管M3、第四NMOS管M4、第五NMOS管M5、第六NMOS管M6和PMOS管MP0构成；第一NMOS管M1的栅极接光电二极管的负极，光电二极管的正极接地，第一NMOS管M1的漏极通过第一电阻R1后接电源，第一NMOS管M1的源极接地；第二NMOS管M2的栅极接第一NMOS管M1的漏极，第二NMOS管M2的漏极接电源，第二NMOS管M2的源极通过第二电阻R2后接地；第三NMOS管M3的漏极通过第三电阻R3后接电源，第三NMOS管M3的栅极接第二NMOS管M2的源极，第三NMOS管M3的源极接地；第四NMOS管M4的漏极接电源，第四NMOS管M4的栅极接第三NMOS管M3的漏极，第四NMOS管M4的源极通过第四电阻R4后接地；PMOS管MP0的源极接电源，其栅极接偏置电路的输出端；第五NMOS管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽坤，龚宏国，刘程嗣，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