CN105429599A - 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路 - Google Patents

具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路 Download PDF

Info

Publication number
CN105429599A
CN105429599A CN201510963887.9A CN201510963887A CN105429599A CN 105429599 A CN105429599 A CN 105429599A CN 201510963887 A CN201510963887 A CN 201510963887A CN 105429599 A CN105429599 A CN 105429599A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pass transistor
nmos pass
trans
impedance amplifier
grid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510963887.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105429599B (zh
Inventor
范忱
王蓉
王志功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201510963887.9A priority Critical patent/CN105429599B/zh
Publication of CN105429599A publication Critical patent/CN105429599A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105429599B publication Critical patent/CN105429599B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
    • H03F1/22—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
    • H03F1/223—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively with MOSFET's
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/24—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages
    • H03F3/245—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers of transmitter output stages with semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45183—Long tailed pairs
    • H03F3/45188—Non-folded cascode stages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/513—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being made for low supply voltages
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45292—Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising biasing means controlled by the signal
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45302—Indexing scheme relating to differential amplifiers the common gate stage of a cascode dif amp being controlled

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路，包括前馈共栅跨阻放大器电路和有源电感电路；所述前馈共栅跨阻放大器电路的输出端依次串联上拉电阻R1和有源电感电路后，连接电压电源；所述前馈共栅跨阻放大器电路包括输入电源、NMOS晶体管M1、NMOS晶体管M2、NMOS晶体管M3和NMOS晶体管M4。本发明采用的是有源电感的结构，缓解了跨阻增益与带宽之间的制约关系。在相同工作带宽的同时可以获得更大的跨阻增益。因为采用的是有源电感，并没有增大版图的面积。

Description

具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路
技术领域：
本发明涉及模拟集成电路，尤其涉及光纤通信领域跨阻放大器的技术。
背景技术：
在光接收模块中低面积，低成本，高带宽，高跨阻增益的跨阻放大器在其中扮演了一个重要的角色。
最近几年，前馈共栅结构的跨阻放大器因为克服了采用的RGC(RegulatedCascode)结构固有的电压裕度消耗大的缺点，实现了高带宽、高增益、低噪声前置放大电路的设计。但是跨阻增益与带宽之间会存在一定的制约关系，无法在带宽不受影响的情况下，提高的跨阻增益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有的前馈共栅结构的跨阻放大器无法在带宽不受影响的情况下，提高的跨阻增益。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路，包括前馈共栅跨阻放大器电路和有源电感电路；所述前馈共栅跨阻放大器电路的输出端依次串联上拉电阻R1和有源电感电路后，连接电压电源；所述前馈共栅跨阻放大器电路包括输入电源、NMOS晶体管M1、NMOS晶体管M2、NMOS晶体管M3和NMOS晶体管M4；输入电源包括并联的电流源和电容，其输出端分别连接NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的源极，以及NMOS晶体管M4的漏极；NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的源极为信号输入端，NMOS晶体管M1的漏极连接上拉电阻R1，NMOS晶体管M2的漏极连接上拉电阻R2，为NMOS晶体管M3栅极的偏置；NMOS晶体管M3的漏极连接上拉电阻R3，为NMOS晶体管M1栅极的偏置；NMOS晶体管M4的源极接地，NMOS晶体管M4的栅极和NMOS晶体管M2的栅极均连接电压电源Vb；上拉电阻R2和上拉电阻R3均连接电源电压VDD2；所述有源电感电路包括电阻R4和NMOS晶体管M5，NMOS晶体管M5的栅极连接电阻R4，源极连接上拉电阻R1，漏极连接电源电压VDD1。
本发明的优点：本发明采用的是有源电感的结构，缓解了跨阻增益与带宽之间的制约关系。在相同工作带宽的同时可以获得更大的跨阻增益。因为采用的是有源电感，并没有增大版图的面积。
附图说明
图1是现有的FCG跨阻放大器电路图。
图2是本发明电路图。
图3是本发明有源电感的等效模型。
具体实施方式
如图1所示，现有的FCG跨阻放大器的小信号等效电路，其跨阻增益的传输函数如下所示：
Z T / F C G ≈ R 1 · g m 1 ( 1 + ( g m 2 + g m b 2 ) R 2 g m 3 R 3 ) + R 1 · g m b 1 g m 1 ( 1 + ( g m 2 + g m b 2 ) R 2 g m 3 R 3 ) + ( g m 2 + g m b 2 + g m b 1 + g d s 4 ) ≈ R 1
从公式可以得出，提高跨阻增益的办法主要就是提高M1漏极的电阻。但是增大漏极电阻R1会导致主极点的改变，当输出端的极点接近输入端的极点的时候，带宽就会受到很大的影响。
如图2-3所示，具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器包括五个NMOS晶体管M1，M2，M3，M4，M5，其中M1(M2)源极是信号的输入，M3的漏极和M2的漏极分别连接电阻R3和R2，M1的漏极连接R1和M5及R4组成的有源电感，而同时M2的漏极和M3的漏极分别作为M3和M1栅极的偏置。电源电压VDD1的大小为2.5V，VDD2的大小为1.8V，Vb的大小为0.9V，可以通过外加直流偏置电压，或者带隙基准电源提供，这里不再赘述。有源电感的结构如图3所示，等效电感从Vin看上去L的大小为：
L ≈ R 4 C g s 5 g m 5
等效电感和电阻的串联等于构成了并联峰化，可以在大电阻的情况下，保持带宽的不变。
本发明在不改变带宽的情况下，引入了有源电感与电阻串联作为M1漏极负载的结构。M1的漏极负载可以等效为一个更大的电阻串联电感，在获得更大的跨阻增益的同时，等效的串联电感同时抑制了输出极点对于整个带宽的影响。

Claims (1)

1.具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路，其特征是：包括前馈共栅跨阻放大器电路和有源电感电路；
所述前馈共栅跨阻放大器电路的输出端依次串联上拉电阻R1和有源电感电路后，连接电压电源；
所述前馈共栅跨阻放大器电路包括输入电源、NMOS晶体管M1、NMOS晶体管M2、NMOS晶体管M3和NMOS晶体管M4；
输入电源包括并联的电流源和电容，其输出端分别连接NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的源极，以及NMOS晶体管M4的漏极；
NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的源极为信号输入端，NMOS晶体管M1的漏极连接上拉电阻R1，
NMOS晶体管M2的漏极连接上拉电阻R2，为NMOS晶体管M3栅极的偏置；
NMOS晶体管M3的漏极连接上拉电阻R3，为NMOS晶体管M1栅极的偏置；
NMOS晶体管M4的源极接地，NMOS晶体管M4的栅极和NMOS晶体管M2的栅极均连接电压电源Vb；
上拉电阻R2和上拉电阻R3均连接电源电压VDD2；
所述有源电感电路包括电阻R4和NMOS晶体管M5，NMOS晶体管M5的栅极连接电阻R4，源极连接上拉电阻R1，漏极连接电源电压VDD1。
CN201510963887.9A 2015-12-21 2015-12-21 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路 Active CN105429599B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510963887.9A CN105429599B (zh) 2015-12-21 2015-12-21 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510963887.9A CN105429599B (zh) 2015-12-21 2015-12-21 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105429599A true CN105429599A (zh) 2016-03-23
CN105429599B CN105429599B (zh) 2018-09-28

Family

ID=55507578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510963887.9A Active CN105429599B (zh) 2015-12-21 2015-12-21 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105429599B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026937A (zh) * 2016-06-06 2016-10-12 京东方科技集团股份有限公司 两级运算放大器
CN108616264A (zh) * 2018-07-17 2018-10-02 华南理工大学 一种高品质因数的有源电感
CN111064437A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中兴通讯股份有限公司 一种预失真电路
CN113346851A (zh) * 2021-06-18 2021-09-03 昆明理工大学 一种改进的前馈共栅跨阻放大器模块

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1868114A (zh) * 2003-10-14 2006-11-22 音频专用集成电路公司 麦克风前置放大器
CN102244499A (zh) * 2011-06-08 2011-11-16 佛山敏石芯片有限公司 一种高灵敏度跨阻放大器前端电路
CN102820857A (zh) * 2012-06-25 2012-12-12 东南大学 宽带高增益跨阻放大器及设计方法和放大器芯片
CN102916666A (zh) * 2011-08-02 2013-02-06 中国科学院微电子研究所 一种宽带可编程增益放大器
CN205265629U (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 东南大学 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1868114A (zh) * 2003-10-14 2006-11-22 音频专用集成电路公司 麦克风前置放大器
CN102244499A (zh) * 2011-06-08 2011-11-16 佛山敏石芯片有限公司 一种高灵敏度跨阻放大器前端电路
CN102916666A (zh) * 2011-08-02 2013-02-06 中国科学院微电子研究所 一种宽带可编程增益放大器
CN102820857A (zh) * 2012-06-25 2012-12-12 东南大学 宽带高增益跨阻放大器及设计方法和放大器芯片
CN205265629U (zh) * 2015-12-21 2016-05-25 东南大学 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026937A (zh) * 2016-06-06 2016-10-12 京东方科技集团股份有限公司 两级运算放大器
US10404220B2 (en) 2016-06-06 2019-09-03 Boe Technology Group Co., Ltd. Two-stage operational amplifier
CN106026937B (zh) * 2016-06-06 2019-11-26 京东方科技集团股份有限公司 两级运算放大器
CN108616264A (zh) * 2018-07-17 2018-10-02 华南理工大学 一种高品质因数的有源电感
CN108616264B (zh) * 2018-07-17 2024-03-19 华南理工大学 一种高品质因数的有源电感
CN111064437A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 中兴通讯股份有限公司 一种预失真电路
CN113346851A (zh) * 2021-06-18 2021-09-03 昆明理工大学 一种改进的前馈共栅跨阻放大器模块
CN113346851B (zh) * 2021-06-18 2023-12-19 昆明理工大学 一种改进的前馈共栅跨阻放大器模块

Also Published As

Publication number Publication date
CN105429599B (zh) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8445832B2 (en) Optical communication device
CN102820857B (zh) 宽带高增益跨阻放大器
CN103941798B (zh) 低压差线性稳压器
CN105429599A (zh) 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路
CN101877578B (zh) 占空比调节***
CN105744452B (zh) Mems麦克风电路
CN106549639B (zh) 一种增益自适应误差放大器
CN103036509A (zh) 适用于低噪声放大器的偏置电路
CN205265629U (zh) 具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路
CN105187017A (zh) 一种宽带放大电路
CN106301242A (zh) 电流复用型高频放大器电路
CN103036516A (zh) 低电源电压高共模抑制比运算放大器
CN103905003B (zh) 一种内嵌直流失调消除的低电源电压可编程增益放大器
CN104348431B (zh) 共模反馈的差分放大电路及方法、集成电路
CN103414441A (zh) 输出共模电压稳定的开环放大器
CN107066011B (zh) 一种用于ldo的缓冲电路
CN205377794U (zh) 双负反馈前馈共栅结构的差分跨阻放大器电路
CN101763134A (zh) 并联稳压电路
CN102570989B (zh) 运算放大电路
CN103199799A (zh) 一种带工艺补偿偏置的功率放大器
CN103051289A (zh) 低时钟串扰的预放大器、动态比较器及电路
CN105406823A (zh) 双负反馈前馈共栅结构的差分跨阻放大器电路
CN206698188U (zh) 低电压高线性度的放大器
CN206164477U (zh) 电流复用型高频放大器电路
CN108667434A (zh) 一种低电压低输出阻抗跨阻放大器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant