基于Cherry Hooper结构的交错反馈型限幅放大器制造技术

一种基于Cherry Hooper结构的交错反馈型限幅放大器，包括有依次串联连接的第一主放大器G

Interleaved feedback limiting amplifier based on Cherry Hooper structure

A kind of interleaved feedback limiting amplifier based on Cherry Hooper structure, including the first main amplifier g connected in series

【技术实现步骤摘要】
基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器
本专利技术涉及一种限幅放大器。特别是涉及一种基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器。
技术介绍
随着大数据时代的来临，人类社会对网络带宽和数据流量的需求呈现指数性增长。由于趋肤效应的存在，传统以铜芯电缆为介质的电互连传输方式在传输高速数据时，会出现严重的损耗和串扰，不能满足信息时代数据传输量和传输速率的需求。而以光为传输载体，光纤为传输介质的光互连模式可以摆脱趋肤效应束缚，具有损耗低、串扰小以及带宽高等优势，必定是未来数据传输的主要方式。光接收机作为光互连系统的核心模块之一，自然成为硅基光电子的研究热点方向。与此同时，随着半导体工艺进入深亚微米时代，CMOS工艺的最小尺寸不断缩减，特征频率逐渐增加，与BiCMOS工艺相比具有集成度高、功耗小和成本低等优点，是目前高速光接收机模拟前端放大电路设计中常用的工艺，也是未来发展的方向。跨阻放大器对光电探测器的输出光电流进行转化和放大，是光接收机系统的第一级，限幅放大器通常位于跨阻放大器后端。限幅放大器不仅要对跨阻放大器的输出波形进行整形，还需要对输入信号进行进一步的放大，目前低供电电压条件下，单级放大器的增益通常只有几dB，要实现较大的增益势必会采用多级级联，但多级级联会导致放大器带宽快速下降，因此目前限幅放大器设计的难点和重点都在带宽的提升上总的来说目前基于CMOS工艺的传统RGC结构跨阻放大器面对的主要问题是共源有源反馈结构对输入极点频率提升有限，同时输出极点频率和增益之间难以平衡。<br>
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够消除级间寄生电容的影响，在保证限幅放大器足够增益的基础上，有效提升带宽的基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器。本专利技术所采用的技术方案是：一种基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器，包括有依次串联连接的第一主放大器GCH(s)1、第二主放大器GCH(s)2、第三主放大器GCH(s)3和第四主放大器GCH(s)4，其中，第一主放大器GCH(s)1的输入端构成限幅放大器的输入端连接输入信号Vin，第四主放大器GCH(s)4的输出端构成限幅放大器的信号输出端Vout，第一主放大器GCH(s)1的输入端与第二主放大器GCH(s)2的输出端之间设置有第一反馈放大器Gf(s)1，第二主放大器GCH(s)2的输入端与第三主放大器GCH(s)3的输出端之间设置有第二反馈放大器Gf(s)2，第三主放大器GCH(s)3的输入端与第四主放大器GCH(s)4的输出端之间设置有第三反馈放大器Gf(s)3。所述的第一主放大器GCH(s)1、第二主放大器GCH(s)2、第主三放大器GCH(s)3和第四主放大器GCH(s)4结构相同，均包括有：串联连接的第一放大器G(s)1和第二放大器G(s)2，以及连接在所述第一放大器G(s)1的输出端和第二放大器G(s)2的输出端之间的反馈电阻RF。所述的第一放大器G(s)1和第二放大器G(s)2结构相同，均是由第一场效应管M1和漏极电阻RD组成的共源放大器，其中，所述第一场效应管M1的栅极为放大器的输入端，源极接地，漏极为放大器的输出端，所述的漏极通过所述的漏极电阻RD连接电压VDD。所述的第一反馈放大器Gf(s)1、第二反馈放大器Gf(s)2和第三反馈放大器Gf(s)3结构相同，均是由第二场效应管M2构成，其中，所述第二场效应管M2的栅极为反馈放大器的输入端，源极接地，漏极为反馈放大器的输出端。本专利技术的基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器，将CherryHooper结构与交错有源反馈技术相结合，提升带宽的同时，将电路的零点分离，消除传统有源反馈带来的增益峰化，提升信号传输质量。具有如下优点：1、消除带宽级间寄生电容的影响。通过使用CherryHooper结构，消除了传统共源放大器直接之间所产生的密勒寄生电容，在实现相同增益的前提下可以获得更高的带宽。2、提升限幅放大器幅频平坦度，提高信号传输质量。通过交错有源反馈技术，分离传统有源反馈结构重合的零点，在扩展限幅放大器带宽的同时，消除峰化增益，提升系统平坦度。附图说明图1是本专利技术基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器的拓扑结构图；图2是本专利技术基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器的电路原理图；图3是本专利技术中第一放大器G(s)1或第二放大器G(s)2的电路原理图；图4是本专利技术中第一反馈放大器或第二反馈放大器或第三反馈放大器的电路原理图；图5是两级级联共源放大器电路原理图；图6是CherryHooper结构限幅放大器电路原理图；图7是增益和带宽随反馈因数变化图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术的基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器做出详细说明。本专利技术旨在保证限幅放大器增益的前提下，消除级间电容的影响，在提升放大器带宽的同时，克服峰化增益，提升信号传输质量。为此本专利技术采用放大器G(s)为主放大器，共八级依次进行级联。RF作为反馈电阻，连接偶数级的输入端口和输出端口，八级差分放大器形成四级CherryHooper结构放大器，以两倍的电路面积和功耗为代价，消除奇偶级之间的寄生电容，提升限幅放大器的带宽。Gf(s)为反馈放大器，在四级级联CherryHooper结构限幅放大器传递函数中引入零点，扩展整体带宽。主放大器G(s)的电路结构如图3所示，场效应管M1和漏极电阻RD组成共源放大器。有源反馈放大器结构与主放大器结构相同，如图4所示，反馈电压信号经输入端Vin作用于三级管M2，输出信号以电流的形式从输出端Vout。如图1所示，本专利技术的基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器，包括有依次串联连接的第一主放大器GCH(s)1、第二主放大器GCH(s)2、第三主放大器GCH(s)3和第四主放大器GCH(s)4，其中，第一主放大器GCH(s)1的输入端构成限幅放大器的输入端连接输入信号Vin，第四主放大器GCH(s)4的输出端构成限幅放大器的信号输出端Vout，第一主放大器GCH(s)1的输入端与第二主放大器GCH(s)2的输出端之间设置有第一反馈放大器Gf(s)1，第二主放大器GCH(s)2的输入端与第三主放大器GCH(s)3的输出端之间设置有第二反馈放大器Gf(s)2，第三主放大器GCH(s)3的输入端与第四主放大器GCH(s)4的输出端之间设置有第三反馈放大器Gf(s)3。如图2所示，所述的第一主放大器GCH(s)1、第二主放大器GCH(s)2、第主三放大器GCH(s)3和第四主放大器GCH(s)4结构相同，均包括有：串联连接的第一放大器G(s)1和第二放大器G(s)2，以及连接在所述第一放大器G(s)1的输出端和第二放大器G(s)2的输出端之间的反馈电阻RF。本专利技术采用G(s)为基本的差分放大器，每一级放大器的输入端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Cherry Hooper结构的交错反馈型限幅放大器，其特征在于，包括有依次串联连接的第一主放大器G

【技术特征摘要】
1.一种基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器，其特征在于，包括有依次串联连接的第一主放大器GCH(s)1、第二主放大器GCH(s)2、第三主放大器GCH(s)3和第四主放大器GCH(s)4，其中，第一主放大器GCH(s)1的输入端构成限幅放大器的输入端连接输入信号Vin，第四主放大器GCH(s)4的输出端构成限幅放大器的信号输出端Vout，第一主放大器GCH(s)1的输入端与第二主放大器GCH(s)2的输出端之间设置有第一反馈放大器Gf(s)1，第二主放大器GCH(s)2的输入端与第三主放大器GCH(s)3的输出端之间设置有第二反馈放大器Gf(s)2，第三主放大器GCH(s)3的输入端与第四主放大器GCH(s)4的输出端之间设置有第三反馈放大器Gf(s)3。


2.根据权利要求1所述的基于CherryHooper结构的交错反馈型限幅放大器，其特征在于，所述的第一主放大器GCH(s)1、第二主放大器GCH(s)2、第主三放大器GCH(s)...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛陆虹，周高磊，谢生，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12