一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器及芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器及芯片，包括：输入电路、输出缓冲器以及若干个自举结构单元，自举结构单元包含薄膜晶体管和电容，薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，薄膜晶体管的源极与电容的一端连接，电容的另一端与输出信号节点连接，输出缓冲器由若干个薄膜晶体管的源极与漏极串联组成，输出缓冲器的两端分别连接输入电压节点和输出信号节点，每个自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接一个输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极，输入电路包括输入信号节点、输出信号节点和接地节点。本发明专利技术可以提高电路增益，结构简单，制造成本低。本发明专利技术可以广泛应用于集成电路领域。

A Bootstrap Structure Amplifier and Chip Based on Thin Film Transistor

【技术实现步骤摘要】
一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器及芯片
本专利技术涉及集成电路领域，尤其涉及一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器及芯片。
技术介绍
TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)，制造成本低、透明性好以及可制作于柔性衬底上等优点，基于TFT工艺的高增益放大器在可穿戴电子设备、射频标签、以及生物传感器等领域具有广阔的应用前景。TFT由于缺乏如CMOS商业化的器件模型以及完善的工艺库，使得TFT电路的设计和仿真迎来不小的挑战。此外，金属氧化物薄膜晶体管工艺通常只能制造n型器件，互补器件p型TFT的缺失，使得TFT电路在稳态时通常会存在较大的漏电流，进一步导致高增益宽带放大器电路的设计面临挑战。现有的基于TFT工艺放大器增益普遍不高，难以满足各领域不同场合下的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的是提供一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器及芯片。该专利技术电路结构简单，可以实现高增益。第一方面，本专利技术提供一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器，包括：输入电路、输出缓冲器以及若干个自举结构单元；所述自举结构单元包含薄膜晶体管和电容，所述薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，所述薄膜晶体管的源极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与输出信号节点连接；所述输出缓冲器由若干个薄膜晶体管串联组成，所述输出缓冲器的两端分别连接输入电压节点和输出信号节点；每个所述自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接一个所述输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极；所述输入电路包括输入信号节点、输出信号节点和接地节点。优选地，所述薄膜晶体管均为n型薄膜晶体管。优选地，所述自举结构单元中的薄膜晶体管工作时处于截止状态。优选地，所述输入电路由共源共栅电路构成。优选地，所述输入电路包含两个n型薄膜晶体管。优选地，所述输入电路的两个n型薄膜晶体管工作时均处于饱和区。优选地，所述放大器包含第一至第四自举结构单元；所述输出缓冲器包括4个薄膜晶体管。优选地，基于薄膜晶体管的自举结构放大器的具体电路如下：所述输入电路由第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管构成，所述第一薄膜晶体管的源极与接地节点连接，所述第一薄膜晶体管的漏极连接第二薄膜晶体管的源极，所述第二薄膜晶体管的漏连接所述输出信号节点，所述第一薄膜晶体管的栅极连接所述输入信号节点，所述第二薄膜晶体管的栅极连接偏置电压节点；所述输出缓冲器由第三薄膜晶体管、第四薄膜晶体管、第五薄膜晶体管、第六薄膜晶体管构成，所述第六薄膜晶体管的漏接连接所述输入电压节点，所述第六薄膜晶体管的源极连接第五薄膜晶体管的漏极，所述第五薄膜晶体管的源极连接第四薄膜晶体管的漏极，所述的第四薄膜晶体管的源极连接第三薄膜晶体管的漏极，所述第三薄膜晶体管的源极连接所述输出信号节点；第一自举结构单元由第七薄膜晶体管和第一电容构成；所述第七薄膜晶体管的漏极及栅极均连接第一偏置电压节点，所述第七薄膜晶体管的源极连接所述第三薄膜晶体管的栅极及第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接所述输出信号节点；第二自举结构单元由第八薄膜晶体管和第二电容构成，所述第八薄膜晶体管的漏极及栅极均连接第二偏置电压节点，所述第八薄膜晶体管的源极连接所述第四薄膜晶体管的栅极及第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接所述输出信号节点；第三自举结构单元由第九薄膜晶体管和第三电容构成，所述第九薄膜晶体管的漏极及栅极均连接第三偏置电压节点，所述第九薄膜晶体管的源极连接所述第五薄膜晶体管的栅极及第三电容的一端，所述第三电容的另一端连接所述输出信号节点；第四自举结构单元由第十薄膜晶体管和第四电容构成，所述第十薄膜晶体管的漏极及栅极均连接第四偏置电压节点，所述第十薄膜晶体管的源极连接所述第六薄膜晶体管的栅极及第四电容的一端，所述第四电容的另一端连接所述输出信号节点。第二方面，本专利技术提供一种芯片，包括：封装和上述所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，所述基于薄膜晶体管的自举结构放大器被包裹在封装之内。实施本专利技术实施例具有如下有益效果：本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，自举结构单元的薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，自举结构单元的薄膜晶体管的源极与电容及输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极连接，电容的另一端连接到输出信号节点。可见，放大器通过自举结构单元提高电压，并与输出缓冲器形成反馈回路，以提高输出缓冲器的电压，进而提高电路增益。此电路结构简单，制造成本低，应用范围广。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的一种电路模块框图；图2是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的一种电路原理图；图3是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的一种自举结构单元的电路原理图；图4是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的一种输出缓冲器的电路原理图；图5是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的一种输入电路的电路原理图；图6是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的一种仿真结果示意图；图7是本专利技术实施例提供的基于薄膜晶体管的自举结构放大器的另一种仿真结果示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。参阅图1及图2，本专利技术实施例提供的一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器，包括：输入电路、输出缓冲器以及若干个自举结构单元；所述自举结构单元包含薄膜晶体管和电容，所述薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，所述薄膜晶体管的源极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与输出信号节点连接；所述输出缓冲器由若干个薄膜晶体管串联组成，所述输出缓冲器的两端分别连接输入电压节点和输出信号节点；每个所述自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接一个所述输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极；所述输入电路包括输入信号节点、输出信号节点和接地节点。具体地，输入电路包括输入信号节点、输出信号节点和接地节点，自举结构单元的个数与输出缓冲器中薄膜晶体管的个数相同，一个自举结构单元中晶体管源极连接输出缓冲器中一个薄膜晶体管的栅极。自举结构单元是放大器的核心电路，自举结构单元中的薄膜晶体管的参数根据具体情况设置，若干个薄膜晶体管的参数设置不尽相同。参阅图3，自举结构单元中薄膜晶体管的栅极与漏极相连，并连接同一偏置电压节点，通过合理设置薄膜晶体管的宽长比，使薄膜晶体管相当于负载管工作，使自举结构单元相当于自举升压二极管；自举结构单元中薄膜晶体管的源极连接电容，电容可以储存电荷，当电容进行放电时，自举结构单元薄膜晶体管的源极电压相当于电容的放电电压加上偏置电压，从而使源极电压提高，提高电路增益，扩大电路的动态范围。参阅图4，输出缓冲器由若干个薄膜晶体管的源极与漏极串联组成，输出缓冲器的两端分别连接输入电压节点和输出信号节点，每个所述自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接一个所述输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极，自举结构单元具有升压的作用，再将提升后的电压通过自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接所述输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极，形成反馈回路，从而使输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极电压被抬高，以提高电路的增益。此外，输出缓冲器还可以提高电路的抗干扰性能。自举结构单元的薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，自举结构单元的薄膜晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，包括：输入电路、输出缓冲器以及若干个自举结构单元；所述自举结构单元包含薄膜晶体管和电容，所述薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，所述薄膜晶体管的源极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与输出信号节点连接；所述输出缓冲器由若干个薄膜晶体管串联组成，所述输出缓冲器的两端分别连接输入电压节点和输出信号节点；每个所述自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接一个所述输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极；所述输入电路包括输入信号节点、输出信号节点和接地节点。

【技术特征摘要】
1.一种基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，包括：输入电路、输出缓冲器以及若干个自举结构单元；所述自举结构单元包含薄膜晶体管和电容，所述薄膜晶体管的漏极和栅极均与同一电压节点连接，所述薄膜晶体管的源极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与输出信号节点连接；所述输出缓冲器由若干个薄膜晶体管串联组成，所述输出缓冲器的两端分别连接输入电压节点和输出信号节点；每个所述自举结构单元中的薄膜晶体管的源极连接一个所述输出缓冲器中的薄膜晶体管的栅极；所述输入电路包括输入信号节点、输出信号节点和接地节点。2.根据权利要求1所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，所述薄膜晶体管均为n型薄膜晶体管。3.根据权利要求1所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，所述自举结构单元中的薄膜晶体管工作时处于截止状态。4.根据权利要求1所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，所述输入电路由共源共栅电路构成。5.根据权利要求4所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，所述输入电路包含两个n型薄膜晶体管。6.根据权利要求5所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，所述输入电路的两个n型薄膜晶体管工作时均处于饱和区。7.根据权利要求1所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于，所述放大器包括第一至第四自举结构单元；所述输出缓冲器包括4个薄膜晶体管。8.根据权利要求7所述的基于薄膜晶体管的自举结构放大器，其特征在于：所述输入电路由第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管构成，所述第一薄膜晶体管的源极与接地节点连接，所述第一薄膜晶体管的漏极连接第二薄膜晶体管的源极，所述第二薄膜晶体管的漏连接所述输出信号节...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣盛，范厚波，李国元，徐煜明，覃俣宁，吴朝晖，李斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44