本发明专利技术公开了一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法，其中电路包括：差分输入跨导增强模块，包括差分放大单元、尾电流管，以及设置在差分放大单元和尾电流管之间的正反馈网络；正反馈网络由串联交叉耦合晶体管组成，用于提高差分放大单元的等效跨导；晶体管电容自举与增益调节模块，包括阻值可调的第一负载单元和由晶体管构成的增益自举电路，第一负载单元连接在电源与差分放大单元之间；输出驱动模块，输出驱动模块的输入端与差分放大单元的输出端连接，用于驱动负载。本发明专利技术在差分输入跨导增强模块中，通过串联交叉耦合电路来提高差分放大管的等效跨导，提高了运放的增益。本发明专利技术可广泛应用于模拟集成电路领域。本发明专利技术可广泛应用于模拟集成电路领域。本发明专利技术可广泛应用于模拟集成电路领域。
【技术实现步骤摘要】
一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法
[0001]本专利技术涉及模拟集成电路领域，尤其涉及一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法。
技术介绍
[0002]薄膜晶体管(TFT)由于良好的均匀性、较低的工艺制备温度、柔韧性以及低成本等特点，成为新一代传感器、放大器和柔性集成电路的新兴前沿研究领域。然而，薄膜晶体管电路的应用存在一些挑战。首先，薄膜晶体管(TFT)只有单类型管，要么全N型，要么全P型，因此与传统PN互补结构的电路拓扑结构存在明显不同，需要专门的单类型晶体管拓扑结构。其次，相比于硅基工艺，薄膜晶体管(TFT)的迁移率较低、电流驱动能力和跨导较低。
[0003]现有的以二极管接法的MOS管为负载的TFT共源放大器的增益为10dB左右，这无法满足模拟前端电路对小信号放大的需求。而目前提高增益的技术主要包括正反馈技术和电容自举结构两类。正反馈技术增加了电路复杂度，并且由于仿真及工艺实现上的偏差，实际制造的电路可能难以保证反馈电路的环路稳定性，导致自激振荡；现有的电容自举结构，能做到不破坏电路的稳定性，但需要消耗较大的电路物理实现面积。
技术实现思路
[0004]为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]一种单类型晶体管的增益可调放大电路，包括：
[0007]差分输入跨导增强模块，包括差分放大单元、尾电流管，以及设置在所述差分放大单元和尾电流管之间的正反馈网络；所述正反馈网络由串联交叉耦合晶体管组成，用于提高差分放大单元的等效跨导；所述差分放大单元的输入端用于接收输入信号；
[0008]晶体管电容自举与增益调节模块，包括阻值可调的第一负载单元和由晶体管构成的增益自举电路，所述第一负载单元连接在电源与所述差分放大单元之间；
[0009]输出驱动模块，所述输出驱动模块的输入端与所述差分放大单元的输出端连接，用于驱动负载。
[0010]进一步地，所述差分放大单元包括第一晶体管和第二晶体管；所述正反馈网络包括第三晶体管和第四晶体管；
[0011]所述尾电流管为第五晶体管；
[0012]所述第一晶体管的栅极作为差分输入跨导增强模块输入端的一端，漏极作为差分输入跨导增强模块输出端的一端，源极通过第三晶体管连接至第五晶体管的漏极；
[0013]所述第二晶体管的栅极作为差分输入跨导增强模块输入端的另一端，漏极作为差分输入跨导增强模块输出端的另一端，源极通过第四晶体管连接至第五晶体管的漏极；
[0014]所述第三晶体管的栅极连接至第二晶体管的源极，所述第四晶体管的栅极连接至
第一晶体管的源极；
[0015]所述第五晶体管的栅极连接第一偏置电压，源极接地。
[0016]进一步地，所述第一负载单元包括控制电路和多个并联的阻抗单元，所述阻抗单元包括串联的开关管和第六晶体管；
[0017]第六晶体管的栅极与所述增益自举电路的输出端连接，源极与所述差分放大单元的输出端连接，漏极通过开关管连接至电源；
[0018]所述控制电路用于控制开关管的工作状态。
[0019]进一步地，所述增益自举电路包括第八晶体管；其中，第八晶体管工作在截止区；
[0020]所述第八晶体管的栅极连接所述差分放大单元的输出端，漏极连接电源，源极与所述第六晶体管的栅极连接。
[0021]进一步地，输出驱动模块包括第十二晶体管、第十四晶体管、第十三晶体管、第十五晶体管和第二负载单元；
[0022]所述第十二晶体管的栅极连接差分放大单元输出端的一端，漏极通过所述第二负载单元连接至电源，源极通过所述第十四晶体管接地；
[0023]所述第十三晶体管的栅极连接差分放大单元输出端的另一端，漏极通过所述第二负载单元连接至电源，源极通过所述第十五晶体管接地；
[0024]所述第十四晶体管的栅极连接至第十二晶体管的漏极，所述第十五晶体管的栅极连接至第十三晶体管的漏极。
[0025]进一步地，所述第二负载单元包括第十晶体管、第十一晶体管、第十六晶体管和第十七晶体管；
[0026]所述第十晶体管的栅极连接第二偏置电压，漏极连接电源，源极连接所述第十二晶体管的漏极；
[0027]所述第十一晶体管的栅极连接第二偏置电压，漏极连接电源，源极连接所述第十三晶体管的漏极；
[0028]所述第十六晶体管的栅极连接所述第十三晶体管的漏极，漏极连接所述第十二晶体管的漏极，源极接地；
[0029]所述第十七晶体管的栅极连接所述第十二晶体管的漏极，漏极连接所述第十三晶体管的漏极，源极接地。
[0030]进一步地，所述增益可调放大电路中的晶体管均为N型晶体管或者均为P型晶体管。
[0031]进一步地，所述增益可调放大电路采用以下其中一种工艺来实现：硅基工艺、N型金属氧化物薄膜晶体管工艺、非晶硅或多晶硅薄膜晶体管工艺、P型有机薄膜晶体管工艺、碳纳米管工艺。
[0032]本专利技术所采用的另一技术方案是：
[0033]一种信息采集系统，包括：
[0034]传感器，用于基于外部信息，输出电压信息；
[0035]前端放大器，用于对所述电压信息进行滤波和放大；
[0036]如上所述的放大电路，用于将前端放大器输出的信号调整为预设幅值的信号，以驱动后级电路。
[0037]本专利技术所采用的另一技术方案是：
[0038]一种控制方法，应用于上所述的一种单类型晶体管的增益可调放大电路，其特征在于，包括以下步骤：
[0039]通过控制电路控制多个并联的阻抗单元中开关管的工作状态，以使第一负载单元呈现不同的阻值，进而实现增益可调。
[0040]本专利技术的有益效果包括：
[0041](1)在差分输入跨导增强模块中，通过串联交叉耦合电路来提高差分放大管的等效跨导，提高了运放的增益。
[0042](2)在晶体管电容自举与增益调节模块中，利用晶体管的栅源电容和漏源电阻来取代现有电容自举电路中的电容和电阻，进一步提高了放大器的增益。另外，采用晶体管实现增益自举，与普通电容自举方法相比，减小了芯片面积并能保证电路的稳定性。
[0043](3)在晶体管电容自举与增益调节模块中，通过控制电路控制多个并联的阻抗单元中开关管的工作状态，以使第一负载单元呈现不同的阻值，进而实现增益可调。
[0044](4)在输出驱动模块中，输出级采用翻转电压跟随电路，输出阻抗比传统的源随器更低，增强了电路的电流驱动能力。
附图说明
[0045]为了更清楚地说明本专利技术实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本专利技术实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本专利技术的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单类型晶体管的增益可调放大电路，其特征在于，包括：差分输入跨导增强模块，包括差分放大单元、尾电流管，以及设置在所述差分放大单元和尾电流管之间的正反馈网络；所述正反馈网络由串联交叉耦合晶体管组成，用于提高差分放大单元的等效跨导；所述差分放大单元的输入端用于接收输入信号；晶体管电容自举与增益调节模块，包括阻值可调的第一负载单元和由晶体管构成的增益自举电路，所述第一负载单元连接在电源与所述差分放大单元之间；输出驱动模块，所述输出驱动模块的输入端与所述差分放大单元的输出端连接，用于驱动负载。2.根据权利要求1所述的一种单类型晶体管的增益可调放大电路，其特征在于，所述差分放大单元包括第一晶体管和第二晶体管；所述正反馈网络包括第三晶体管和第四晶体管；所述尾电流管为第五晶体管；所述第一晶体管的栅极作为差分输入跨导增强模块输入端的一端，漏极作为差分输入跨导增强模块输出端的一端，源极通过第三晶体管连接至第五晶体管的漏极；所述第二晶体管的栅极作为差分输入跨导增强模块输入端的另一端，漏极作为差分输入跨导增强模块输出端的另一端，源极通过第四晶体管连接至第五晶体管的漏极；所述第三晶体管的栅极连接至第二晶体管的源极，所述第四晶体管的栅极连接至第一晶体管的源极；所述第五晶体管的栅极连接第一偏置电压，源极接地。3.根据权利要求1所述的一种单类型晶体管的增益可调放大电路，其特征在于，所述第一负载单元包括控制电路和多个并联的阻抗单元，所述阻抗单元包括串联的开关管和第六晶体管；第六晶体管的栅极与所述增益自举电路的输出端连接，源极与所述差分放大单元的输出端连接，漏极通过开关管连接至电源；所述控制电路用于控制开关管的工作状态。4.根据权利要求3所述的一种单类型晶体管的增益可调放大电路，其特征在于，所述增益自举电路包括第八晶体管；其中，第八晶体管工作在截止区；所述第八晶体管的栅极连接所述差分放大单元的输出端，漏极连接电源，源极与所述第六晶体管的栅极连接。5.根据权利要求1所述的一种单类型晶体管的增益可调放大电路，其特征在于，输出驱动模块包括第十二晶体管、第十四晶体管、第十...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵明剑，刘瑞，谢贺全，左岳岭，李斌，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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