一种CMOS跨阻放大器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种CMOS跨阻放大器，包括反相放大电路和反馈电阻，反向放大电路包括输入端和输出端；反馈电阻耦接与反相放大电路的输入端和输出端之间；反向放大电路包括至少三个依次连接的放大单元，每一放大单元包括至少三个相互耦接的nFET，即输入信号接收部nFET、中间部nFET和直流信号接收部nFET，中间部nFET耦接于输入信号接收部nFET与直流信号接收部nFET之间的位置，输入信号接收部nFET和中间部nFET的公共连接端用于输出放大后的电压信号。本实用新型专利技术的CMOS跨阻放大器通过增设至少一个nFET，使每一级放大单元的工作电压占据供电电压的比例上升，提高了供电电压的资源利用率，同时也降低了供电电压的非必要能耗。

A CMOS transimpedance amplifier

【技术实现步骤摘要】
一种CMOS跨阻放大器
本技术涉及CMOS
，尤其涉及一种CMOS跨阻放大器。
技术介绍
跨阻放大器(TIA)全称为trans-impedanceamplifier，是放大器类型的一种，放大器类型是根据其输入输出信号的类型来定义的。其中，TIA由于具有高带宽的优点，一般用于高速电路，如光电传输通讯系统中普遍使用。在现代高速光纤通信系统中，跨阻放大器通常作用于把光电二极管生成的微弱光电流信号转化并放大为电压信号，并将此放大后的电压信号输出给后续的电路来进行处理。因此，跨阻放大器常用作光通信系统接收端的核心器件，其噪声、灵敏度等指标将决定整个接收系统的性能。在跨阻放大器中，灵敏度是衡量电路性能的一项重要指标。在跨阻放大器的电路中输入的动态范围，其定义为饱和输入光功率与灵敏度的差值。其中，灵敏度主要由等效输入噪声决定，等效输入噪声越小，则灵敏度指标越高；而饱和输入光功率主要由输出信号的脉宽失真等因素决定。因此，要取得比较高的灵敏度指标，则需要在带宽允许的前提下，尽量增大跨阻，跨阻越大，则饱和输入光功率就越小。此外，跨阻放大器的输出噪声的大小也是衡量其传输特性的一项重要指标，即跨阻放大器性能提高的一种表现方式即输出噪声得到有效减少，而减少噪声输出的一种方式可通过增大跨阻来实现，跨阻越大，则噪声越小；但通常情况下，跨阻放大器的电路结构设计和电路元器件的选择受条件限制，即只有在合适的频率响应的前提下，增大跨阻方可有效降低输出噪声。其中，频率响应的评判标准可通过增益带宽乘积来体现。现有的跨阻放大器为提供稳定的电压工作点，采用PMOS和NMOS相结合的方式来实现上述效果，但是由于PMOS的工作特性局限，其fTdouble较小，这在一定程度上导致了增益带宽乘积变小，这直接使得跨导的取值不能进一步变大，跨导放大器的输出噪音大小不能进一步降低。此外，跨阻放大器的功耗也是电路设计需要考虑的一大问题，在现有技术中，为提高跨阻放大器中的nFET管子工作速度，通常会尽量采用尺寸较小的nFET管子，但这种技术手段通常需要在电路中增设线性稳压器(LDO)来稳定nFET管子两端电压，使管子能够正常工作，此时则会出现虽强制降低nFET受到的电压，但总供电电压未减小，因此流经电路的电流较大，且还有线性稳压器(LDO)工作时占据一定比例的供电电压，故整个电路的能耗非常大。
技术实现思路
本技术针对现有技术中的不足，提供一种CMOS跨阻放大器，所述CMOS跨阻放大器包括反向放大电路，所述反向放大电路包括输入端和输出端，所述输入端用以接入输入电压信号，所述输出端用以输出放大电压信号；所述反相器包括至少三个依次连接的放大单元，每一所述放大单元包括至少三个相互耦接的nFET；所述至少三个相互耦接nFET中，输入信号接收部nFET用于接入输入电压，直流信号接收部nFET用于接入直流电压信号，在输入信号接收部nFET和直流信号接收部nFET之间的位置耦接有中间部nFET，所述中间部nFET至少包括一个nFET，所述输入信号接收部nFET与其中一个中间部nFET具有公共连接端，所述公共连接端用于输出放大后的电压信号；所述CMOS跨阻放大器还包括一反馈电阻，所述反馈电阻耦接与所述反相放大电路的输入端和输出端之间。优选地，所述反相放大器包括一级放大单元，二级放大单元和三级放大单元；所述一级放大单元，包括输入端和输出端，输入端耦接光电二极管，并用于接入输入电压信号，输出端用于输出经由一级放大单元放大的第一电压信号；所述二级放大单元，包括输入端和输出端，输入端与所述一级放大单元的输出端耦接，用以接入第一电压信号，输出端用以输出二级放大后的第二电压信号；所述三级放大单元，包括输入端和输出端，输入端与所述二级放大单元的输出端耦接，用以接入第二电压信号，输出端用以输出三级放大后的放大电压信号。优选地，所述一级放大单元的输入信号接收部nFET为第一nFET，中间部nFET为第二nFET，直流信号接收部nFET为第三nFET；所述第一nFET的栅极耦接光电二极管的一端，用以接收输入电压信号，所述第一nFET的漏极用以输出第一电压信号，所述第一nFET的源极接地；所述第二nFET的源极与所述第一nFET的漏极连接，所述第二nFET的栅极与所述第二nFET的源极连接；所述第二nFET的漏极、栅极均与所述第三nFET的源极连接，所述第三nFET的栅极和所述第三nFET的漏极均用以接收直流信号；所述第三nFET的源极将直流电压信号输出并传递给所述第二nFET的栅极、漏极，所述第二nFET的栅极、漏极接入由所述第三nFET的源极传递过来的直流电压信号。优选地，所述二级放大单元的输入信号接收部nFET为第四nFET，中间部nFET为第五nFET，直流信号接收部nFET为第六nFET；所述第四nFET的栅极耦接一级放大单元的输出端，用以接收第一电压信号，所述第四nFET的漏极用以输出二级放大后的第二电压信号，所述第四nFET的源极接地；所述第五nFET的源极与所述第四nFET的漏极连接，所述第五nFET的栅极与所述第五nFET的源极连接；所述第五nFET的漏极、栅极均与所述第六nFET的源极连接，所述第六nFET的栅极和所述第六nFET的漏极均用以接收直流信号；所述第六nFET的源极将直流电压信号输出并传递给所述第五nFET的栅极、漏极，所述第五nFET的栅极、漏极接入由所述第六nFET的源极传递过来的直流电压信号。优选地，所述三级放大单元的输入信号接收部nFET为第七nFET，中间部nFET为第八nFET，直流信号接收部nFET为第九nFET；所述第七nFET的栅极耦接二级放大单元的输出端，用以接收第二电压信号，所述第七nFET的漏极用以输出三级放大后的放大电压信号，所述第七nFET的源极接地；所述第八nFET的源极与所述第七nFET的漏极连接，所述第八nFET的栅极与所述第八nFET的源极连接；所述第八nFET的漏极、栅极均与所述第九nFET的源极连接，所述第九nFET的栅极和所述第九nFET的漏极均用以接收直流信号；所述第九nFET的源极将直流电压信号输出并传递给所述第八nFET的栅极、漏极，所述第八nFET的栅极、漏极接入由所述第九nFET的源极传递过来的直流电压信号。优选地，所述每个放大单元的输入信号接收部nFET的漏极与中间部nFET的源极连接，中间部nFET的漏极与直流信号接收部nFET的源极连接；所述每个放大单元的中间部nFET栅极与漏极之间耦接一个有源电感等效器件；所述每个放大单元的直流信号接收部nFET栅极与直流电源之间耦接一个有源电感等效器件。优选地，所述有源电感等效器件为电阻。优选地，所述有源电感等效器件为nFET。优选地，所述有源电感等效器件为pFET。优选地，所述每一放大单元的输入端和输出端之间均耦接一个nFET；所述反馈电阻的两端耦接一个nFET。本技术提供一种CMOS跨阻放大电路，相比于现有技术，在每一级的放大单元中至少多增设一个nFET，使得整个单级放大单元的nFET管子所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMOS跨阻放大器，其特征在于：/n所述CMOS跨阻放大器包括反向放大电路，所述反向放大电路包括输入端和输出端，所述输入端用以接入输入电压信号，所述输出端用以输出放大电压信号；/n所述反向放大电路包括至少三个依次连接的放大单元，每一所述放大单元包括至少三个相互耦接的nFET；所述至少三个相互耦接nFET中，输入信号接收部nFET用于接入输入电压，直流信号接收部nFET用于接入直流电压信号，在输入信号接收部nFET和直流信号接收部nFET之间的位置耦接有中间部nFET，所述中间部nFET至少包括一个nFET，所述输入信号接收部nFET与其中一个中间部nFET具有公共连接端，所述公共连接端用于输出放大后的电压信号；/n所述CMOS跨阻放大器还包括一反馈电阻，所述反馈电阻耦接与所述反向放大电路的输入端和输出端之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种CMOS跨阻放大器，其特征在于：
所述CMOS跨阻放大器包括反向放大电路，所述反向放大电路包括输入端和输出端，所述输入端用以接入输入电压信号，所述输出端用以输出放大电压信号；
所述反向放大电路包括至少三个依次连接的放大单元，每一所述放大单元包括至少三个相互耦接的nFET；所述至少三个相互耦接nFET中，输入信号接收部nFET用于接入输入电压，直流信号接收部nFET用于接入直流电压信号，在输入信号接收部nFET和直流信号接收部nFET之间的位置耦接有中间部nFET，所述中间部nFET至少包括一个nFET，所述输入信号接收部nFET与其中一个中间部nFET具有公共连接端，所述公共连接端用于输出放大后的电压信号；
所述CMOS跨阻放大器还包括一反馈电阻，所述反馈电阻耦接与所述反向放大电路的输入端和输出端之间。


2.根据权利要求1所述的CMOS跨阻放大器，其特征在于：
所述反向放大电路包括一级放大单元，二级放大单元和三级放大单元；
所述一级放大单元，包括输入端和输出端，输入端耦接光电二极管，并用于接入输入电压信号，输出端用于输出经由一级放大单元放大的第一电压信号；
所述二级放大单元，包括输入端和输出端，输入端与所述一级放大单元的输出端耦接，用以接入第一电压信号，输出端用以输出二级放大后的第二电压信号；
所述三级放大单元，包括输入端和输出端，输入端与所述二级放大单元的输出端耦接，用以接入第二电压信号，输出端用以输出三级放大后的放大电压信号。


3.根据权利要求2所述的CMOS跨阻放大器，其特征在于：
所述一级放大单元的输入信号接收部nFET为第一nFET，中间部nFET为第二nFET，直流信号接收部nFET为第三nFET；
所述第一nFET的栅极耦接光电二极管的一端，用以接收输入电压信号，所述第一nFET的漏极用以输出第一电压信号，所述第一nFET的源极接地；
所述第二nFET的源极与所述第一nFET的漏极连接，所述第二nFET的栅极与所述第二nFET的源极连接；
所述第二nFET的漏极、栅极均与所述第三nFET的源极连接，所述第三nFET的栅极和所述第三nFET的漏极均用以接收直流信号；
所述第三nFET的源极将直流电压信号输出并传递给所述第二nFET的栅极、漏极，所述第二nFET的栅极、漏极接入由所述第三nFET的源极传递过来的直流电压信号。


4.根据权利要求3所述的CMOS跨阻放大器，其特征在于：
所述二级放大单元的输入信号接收部nFET为第四nFET，中间部nFET为第五nFET，直流信号接收部nFET为第六nFE...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹何洪，
申请(专利权)人：杭州洪芯微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33