一种高灵敏度电流放大电路及其芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种高灵敏度电流放大电路及其芯片，包括电流放大模块、高低电平输出模块和电压转换单元；电流放大模块，通过两组PMOS管构成的电流复制电路对电路电流进行放大，包括上级PMOS管组和下级PMOS管组；高低电平输出模块，由PMOS管和NMOS管组成的高低电平触发器；电压转换单元，电压转换单元采用外置电阻R3进行转换，本发明专利技术提供一种可以实现电流快速放大，并且兼容数电和模电两种电路模式，放大电路工作区间宽，且放大倍数可控的电流放大电路及其芯片。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度电流放大电路及其芯片
本专利技术涉及电流放大领域，尤其涉及一种高灵敏度电流放大电路及其芯片。
技术介绍
光电探测器通过光电效应来捕获光的辐射能量，输出微弱的电流信号，实现了光信号到电信号的转换。光电流等微弱信号测量领域,测量微弱信号过程中极易受到环境因素的干扰,严重时微弱信号甚至会被淹没在背景噪声中。在这种微弱信号的测量中,某个环节的一个微小缺陷就会使测量精度严重恶化，由于探测器输出的电流信号很微弱，必须对信号进行放大然后再传输。因为背景噪声、电路噪声、元器件噪声的影响，要输出精确的放大电压输出信号有较大的难度况且微弱的电压信号并不适宜远距离传输到数据采集/读取模块，同时传输路径上易引入噪声影响。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。如公开号为JP2001388559A所描述的一种放大电路，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。如公告号为US20020158685A1专利描述的调节式共栅共源电路结构，虽然能较好的隔离前端传感器的寄生电容，但是噪声性能差，其他电流检测电路只适用于寄生电容较小的情况。
技术实现思路
针对现有电流放大电路转换速度慢、灵敏度低的缺点，本专利技术提供一种可以实现电流可以快速放大，并且兼容数电和模电两种电路模式，放大电路工作区间宽，且放大倍数可控的电流放大电路及其芯片。一种高灵敏度电流放大电路，第一输入电流源，负责接收电流信号，然后往电流放大模块输入电流信号；电流放大模块，负责接收第一输入电流源输入的电流信号，然后通过两组PMOS管构成的电流复制电路对电流信号进行放大；电压转换单元，负责对经过电流放大模块放大后的电流转换为指定电压；高低电平输出模块，负责对调整后的电压信号转变为高低电平信号输出；所述第一输入电流源的输入端与电流放大模块的输入端连接，电流放大模块输出端与电压转换单元和高低电平输出模块连接。优选的，所述电流放大模块设置有第一电源输入端、第一输入端I-IN和第一输出端V-R，所述第一电源输入端与电源连接，第一输入端I-IN与第一输入电流源的输入端连接，第一输出端V-R与电压转换单元的一端连接，所述电压转换单元的另一端接地，所述高低电平输出模块设置有第二电源输入端、第二输入端V-VIN、第二输出端和第三输出端VOUT，所述第二电源输入端与电源连接，第一输出端V-R与第二输入端V-VIN连接，所述第二输出端接地。优选的，所述上级PMOS管组包括第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21，所述第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的源极相互连接并作为第一电源输入端与电源连接；第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的栅极相互连接并作为第一输出端V-R与外置电阻R3的一端连接。优选的，所述下级PMOS管组包括第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22，所述第二PMOS器件Q2的源极与第一PMOS器件Q1的漏极连接，第二PMOS器件Q2的漏极与第一PMOS器件Q1的漏极连接并连接于第一电阻的一端，第四PMOS器件Q4的源极与第三PMOS器件Q3的漏极连接，第六PMOS器件Q6的源极与第五PMOS器件Q5的漏极连接，第八PMOS器件Q8的源极与第七PMOS器件Q7的漏极连接，第十PMOS器件Q10的源极与第九PMOS器件Q9的漏极连接，第十二PMOS器件Q12的源极与第十一PMOS器件的Q11的漏极连接，第十四PMOS器件Q14的源极与第十三PMOS器件的漏极连接，第十六PMOS器件Q16的源极与第十五PMOS器件的漏极Q15连接，第十八PMOS器件Q18的源极与第十七PMOS器件Q17的漏极连接，第二十PMOS器件Q20的源极与第十九PMOS器件Q19的漏极连接，第二十二PMOS器件Q22的源极与第二十一PMOS器件Q21的漏极连接，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的栅极与第一电阻的另一端连接并作为第一输入端I-IN，第一电流源的输出端接地，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的漏极相互连接并作为第一输出端V-R。优选的，所述高低电平输出模块包括第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26、第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30，所述第二十三PMOS器件Q23的源极和第二十九PMOS器件Q29的源极与电源连接，第二十三PMOS器件Q23的漏极与第二十四PMOS器件Q24的源极和第二十七PMOS器件Q27的源极连接，第二十七PMOS器件Q27的漏极接地，所述第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26的栅极相互连接并作为第二输入端VIN，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极与第二十五NMOS器件Q25的源极连接，第二十五NMOS器件Q25的漏极与第二十六NMOS器件Q26的源极和第二十八NMOS器件Q28的漏极连接，第二十八NMOS器件Q28的源极作为第二电源输入端与电源连接，第二十六NMOS器件Q26的漏极与第三十NMOS器件Q30的漏极连接并接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，包括：依次连接的第一输入电流源、电流放大模块、电压转换单元和高低电平输出模块；其中，所述第一输入电流源，用于生成电流信号；所述电流放大模块，用于接收第一输入电流源输入的电流信号，然后通过两组PMOS管构成的电流复制电路对所述电流信号进行放大；所述电压转换单元，用于将经过电流放大模块放大后的所述电流信号转换为指定电压的电压信号；所述高低电平输出模块，用于将所述的电压信号转变为高低电平信号输出。

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，包括：依次连接的第一输入电流源、电流放大模块、电压转换单元和高低电平输出模块；其中，所述第一输入电流源，用于生成电流信号；所述电流放大模块，用于接收第一输入电流源输入的电流信号，然后通过两组PMOS管构成的电流复制电路对所述电流信号进行放大；所述电压转换单元，用于将经过电流放大模块放大后的所述电流信号转换为指定电压的电压信号；所述高低电平输出模块，用于将所述的电压信号转变为高低电平信号输出。2.如权利要求1所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述电流放大模块设置有第一电源输入端、第一输入端I-IN和第一输出端V-R，所述第一电源输入端与电源连接，第一输入端I-IN与第一输入电流源连接。3.如权利要求2所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述高低电平输出模块包括第二电源输入端、第二输入端V-VIN、第二输出端和第三输出端VOUT，所述第二电源输入端与电源连接，第二输入端V-VIN连接与所述的第一输出端V-R连接，所述第二输出端接地。4.如权利要求2所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述的电压转换单元为外置电阻R3，外置电阻R3的一端与第一输出端V-R连接，外置电阻R3的另一端接地。5.如权利要求2所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述电流放大模块还包括上级PMOS管组和下级PMOS管组。6.如权利要求5所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述上级PMOS管组包括第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21，所述第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的源极相互连接并作为第一电源输入端与电源连接；第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的栅极相互连接并作为第一输出端V-R与外置电阻R3的一端连接。7.如权利要求6所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述下级PMOS管组包括第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22，所述第二PMOS器件Q2的源极与第一PMOS器件Q1的漏极连接，第二PMOS器件Q2的漏极与第一PMOS器件Q1的漏极连接并连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓自然，黄宇传，姜亚敏，王书方，
申请(专利权)人：佛山市顺德区蚬华多媒体制品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44