CN202059373U - 跨阻放大器前端电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种跨阻放大器前端电路，包括第一场效应管、第二场效应管、负载电阻、反馈电阻、恒流源、附加恒流源、光电二极管、恒压电源、输入电压源，第一场效应管的漏极通过负载电阻连接恒压电源，第一场效应管的栅极连接光电二极管的正极，第一场效应管的源极接地；第二场效应管的漏极与恒压电源连接，第二场效应管的栅极连接第一场效应管的漏极，第二场效应管的源极通过恒流源接地；第一场效应管的源极通过反馈电阻连接第二场效应管的源极；光电二极管的阴极连接输入电压源，第二场效应管的源极连接输出端，附加恒流源连接于恒压电源与第一场效应管的漏极之间。本实用新型可改进跨阻放大器的带宽与灵敏度，提高光电信号的传输速率。

Description

跨阻放大器前端电路

技术领域

本实用新型涉及一种跨阻放大器前端电路。

背景技术

跨阻放大器是将电流信号转化成电压信号并加以放大的电子电路。其最常见的用途之一是光电通信技术光信号接收器的前置放大器。跨阻放大器的前端电路一般是由一个单级反相放大器与一个并联反馈两部分组成。单级反相放大器通常是共源场效应管放大器或者共射极三极管与负载电阻组成。跨阻放大器通常是宽带放大器。其带宽与增益之积取决于反相器的带宽与增益之积。而其转化增益则由并联反馈电阻值决定。

由于跨阻放大器是光电通信技术的关键部件之一，利用每一个特定半导体工艺的特点开发带宽大、增益高、噪声小的新型跨阻放大器一直是光电通信行业的研发热点之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种跨阻放大器前端电路，旨在解决现有的跨阻放大器的带宽有限的问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种跨阻放大器前端电路，其中，包括第一场效应管、第二场效应管、负载电阻、反馈电阻、恒流源、附加恒流源、光电二极管、恒压电源和输入电压源，第一场效应管的漏极通过负载电阻与恒压电源连接，第一场效应管的栅极与光电二极管的正极连接，第一场效应管的源极接地；第二场效应管的漏极与恒压电源连接，第二场效应管的栅极与第一场效应管的漏极连接，第二场效应管的源极通过恒流源接地；第一场效应管的源极通过并联反馈电阻与第二场效应管的源极连接；光电二极管的阴极连接输入电压源，第二场效应管的源极连接输出端，所述附加恒流源连接于恒压电源与第一场效应管的漏极之间。

所述的跨阻放大器前端电路，其中，第一场效应管和第二场效应管均替换为三极管。

所述的跨阻放大器前端电路，其中，第一场效应管替换为共栅极层叠结构。

所述的跨阻放大器前端电路，其中，共栅极层叠结构的场效应管和第二场效应管均替换为三极管。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提出一种新的跨阻放大器前端电路结构，即在现有共源场效应管反相放大器或者是共基极三极管型反相放大器的基础上，增加一个电流注入电路(即附加恒流源)。与已有电路相比，可以显著改进跨阻放大器的带宽与灵敏度，提高光电信号的传输速率，从而也可以扩大制造工艺的应用范围。

附图说明

图1为现有的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。

图2为现有的另一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。

图3为本实用新型实施例一提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。

图4为本实用新型实施例二提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。

图5为本实用新型实施例三提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。

图6为本实用新型实施例四提供的一种跨阻放大器前端电路的结构示意图。

图7为跨阻放大器的等效电路图。

具体实施方式

现有的跨阻放大器的前端电路一般是共源场效应管反相放大器(如图1所示)或者是共射极三极管型反相放大器(如图2所示)。

在图1中，第一场效应管M1的漏极通过负载电阻R_L与电源VDD连接，第一场效应管M1的栅极与光电二极管的正极连接，第一场效应管M1的源极接地。第二场效应管M2的漏极与恒压电源VDD连接，第二场效应管M2的栅极与第一场效应管M1的漏极连接，第二场效应管M2的源极通过恒流源I接地。第一场效应管M1的源极通过并联反馈电阻R_F与第二场效应管M2的源极连接。光电二极管的阴极连接输入电压源VPD，第二场效应管M2的源极连接输出端VOUT。

图2是将图1中的第一场效应管M1和第二场效应管M2替换为第一三极管Q1和第二三极管Q2。

本实用新型是采用电流注入的方式来显著提高现有跨阻放大器的带宽。即在现有共源场效应管反相放大器或者是共射极三极管型反相放大器的基础上，增加一个电流注入电路。

请参见图3，本实用新型实施例一中的电流注入电路是一个连接于恒压电源VDD与第一场效应管M1的漏极之间的附加电流源I1。该附加电流源I1的作用是在不改变反相放大器负载电阻R_L的条件下增加第一场效应管M1的工作电流，从而提高了反相放大器整体的增益与带宽。

图4所示为本实用新型实施例二的示意图，图中将实施例一中的第一场效应管M1和第二场效应管M2替换为第一三极管Q1和第二三极管Q2。

如图5所示，本实用新型实施例三还将这种电流注入电路结构与共栅极层叠结构同时用于共源反相放大器；如图6所示本实用新型还提供实施例四，将这种电流注入电路结构与共基极层叠结构同时用于共射极反相放大器，可以进一步提高放大器的增益，从而使相应跨阻放大器的带宽最大化。其中，所述共栅极层叠结构或共基极层叠结构为本领域普通技术人员所熟知的技术，因而在此不做赘述。

请参阅图7，跨阻放大器前端电路的两个关键指标是带宽与跨阻增益。跨阻增益近似于反馈电阻R_F的阻值。带宽f_{_3dB}与反馈电阻R_F的关系如下：

$f_{-3\mathrm{dB}}=\sqrt{\frac{\mathrm{GBW}}{2\mathrm{\π}{C}_T{R}_F}}$

其中，C_T是输入结点的总电容，GBW是反相放大器的增益与带宽之积。

典型共源或共射极反相放大器的开环增益的计算公式为：

Av＝g_m*R_L

本实用新型是通过电流注入的方式增加晶体管(场效应管或三极管)的工作电流，从而增大跨导g_m，进而增大放大器增益，达到增加带宽的目的。

本实用新型提出一种新的跨阻放大器前端电路结构，与已有电路相比，可以显著改进跨阻放大器的带宽与灵敏度，提高光电信号的传输速率。

在同样的电路制造工艺条件下，利用本实用新型可以有效地提高跨阻放大器产品的带宽，从而扩大产品的使用范围。在不提升制造工艺的情况下，可以做到产品的提速升级，从而也有一定的成本优势。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种跨阻放大器前端电路，其特征在于，包括第一场效应管、第二场效应管、负载电阻、反馈电阻、恒流源、附加恒流源、光电二极管、恒压电源和输入电压源，第一场效应管的漏极通过负载电阻与恒压电源连接，第一场效应管的栅极与光电二极管的正极连接，第一场效应管的源极接地；第二场效应管的漏极与恒压电源连接，第二场效应管的栅极与第一场效应管的漏极连接，第二场效应管的源极通过恒流源接地；第一场效应管的源极通过并联反馈电阻与第二场效应管的源极连接；光电二极管的阴极连接输入电压源，第二场效应管的源极连接输出端，所述附加恒流源连接于恒压电源与第一场效应管的漏极之间。

2.根据权利要求1所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于，第一场效应管和第二场效应管均替换为三极管。

3.根据权利要求1所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于，第一场效应管替换为共栅极层叠结构。

4.根据权利要求3所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于，共栅极层叠结构的场效应管和第二场效应管均替换为三极管。

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