本申請涉及芯片技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種跨阻放大器、芯片和通信設(shè)備。

背景技術(shù)：

跨阻放大器(trans-impedanceamplifier，tia)可以用來將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，廣泛應(yīng)用于傳感器的接收部分和射頻收發(fā)機(jī)系統(tǒng)中。

目前，常用的tia為如圖1a所示的一階有源結(jié)構(gòu)的tia和如圖1b所示的二階有源結(jié)構(gòu)的tia。具體的，雖然如圖1a所示的一階有源結(jié)構(gòu)的tia只包括一個運算放大器，相對于如圖1b所示的二階有源結(jié)構(gòu)的tia來說，在功耗方面占有優(yōu)勢，但是濾波能力較差，如圖1b所示的二階有源結(jié)構(gòu)的tia由于能夠?qū)斎腚娏鬟M(jìn)行二階整形濾波，因此對帶外干擾具有較強(qiáng)的抑制作用。

綜上所述，目前常用結(jié)構(gòu)的tia均存在性能瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┮环N跨阻放大器、芯片和通信設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的跨阻放大器不能在降低功耗的同時提高濾波性能的問題。

第一方面，提供了一種跨阻放大器，包括：第一電路、第二電路、第三電路和運算放大器，且第一電路、第二電路和第三電路由無源器件組成，其中：

第一電路分別與電流源、運算放大器和第三電路相連，用于接收電流源提供的第一電流，并基于第一電流為第三電路提供第三電壓，以及對第一電流進(jìn)行濾波整形后轉(zhuǎn)換為第一電壓輸出、并提供給運算放大器；

第二電路分別與電流源、運算放大器和第三電路相連，用于接收電流源提供的第二電流，并基于第二電流為第三電路提供第四電壓，以及對第二電流進(jìn)行濾波整形后轉(zhuǎn)換為第二電壓輸出、并提供給運算放大器；電流源提供的第一電流和第二電流為差分電流中的兩路電流；

第三電路用于根據(jù)第三電壓和第四電壓，配合第一電路對第一電流進(jìn)行整形濾波，并配合第二電路對第二電流進(jìn)行整形濾波；

運算放大器用于為第一電路提供小信號虛地點，以使得第一電流進(jìn)入第一電路，以及為第二電路提供小信號虛地點，以使得第二電流進(jìn)入第二電路。

由于在本申請實施例中的跨阻放大器中只包括一個運算放大器，與如圖1b所示的二階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器相比減少了運算放大器的個數(shù)，因此本申請實施例的跨阻放大器的功耗較低，而本申請實施例中的跨阻放大器中包括第三電路，而第三電路能夠根據(jù)第三電壓和第四電壓配合第一電路、第二電路分別對第一電路和第二電路中的電流進(jìn)行整形濾波，因此與如圖1a所示的一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器相比，提高了濾波性能，進(jìn)而提高了抑制帶外干擾的能力。

基于第一方面，在一種可能的設(shè)計中，第一電路包括第一部分和第二部分，第一部分與第二部分并聯(lián)，且并聯(lián)的一端與電流源和運算放大器的反向輸入端相連，以及并聯(lián)的另一端與運算放大器的第一輸出端相連；

第一部分包括至少一個電容，至少一個電容通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接；第二部分包括至少一個第一電阻和至少一個第二電阻，至少一個第一電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第二電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第一電阻與至少一個第二電阻通過串聯(lián)方式連接、且串聯(lián)方式連接的連接點處與第三電路相連。

通過上述方式，簡化了第一電路的實現(xiàn)方式。

基于第一方面，在一種可能的設(shè)計中，第二電路包括第三部分和第四部分，第三部分與第四部分并聯(lián)，且并聯(lián)的一端與電流源和運算放大器的正向輸入端相連，以及并聯(lián)的另一端與運算放大器的第二輸出端相連；

第三部分包括至少一個電容，至少一個電容通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接；第四部分包括至少一個第三電阻和至少一個第四電阻，至少一個第三電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第四電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第三電阻與至少一個第四電阻通過串聯(lián)方式連接，且串聯(lián)方式連接的連接點處與第三電路相連。

通過上述方式，簡化了第二電路的實現(xiàn)方式。

基于第一方面，在一種可能的設(shè)計中，第三電路包括至少一個電容，至少一個電容通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接。

通過上述方式，簡化了第三電路的實現(xiàn)方式，而且，通過上述設(shè)計的第三電路能夠配合第一電路和第二電路提高了濾波能力，進(jìn)而提高了跨阻放大器的抑制帶外干擾的能力。

基于第一方面，在一種可能的設(shè)計中，第一電路由一個第一電容、一個第一電阻和一個第二電阻組成，第一電阻和第二電阻串聯(lián)后與第一電容并聯(lián)、且并聯(lián)的一端與電流源和運算放大器的反向輸入端相連，并聯(lián)的另一端與運算放大器的第一輸出端相連；第一電阻和第二電阻的串聯(lián)連接點處與第三電路相連。

基于第一方面，在一種可能的設(shè)計中，第二電路由一個第二電容、一個第三電阻和一個第四電阻組成，第三電阻和第四電阻串聯(lián)后與第二電容并聯(lián)、且并聯(lián)的一端與電流源和運算放大器的正向輸入端相連，并聯(lián)的另一端與運算放大器的第二輸出端相連；第三電阻和第四電阻的串聯(lián)連接點處與第三電路相連；

且第一電容與第二電容相等，第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的阻值相等。

基于第一方面，在一種可能的設(shè)計中，第三電路由一個第三電容組成，且第三電容與第一電容和第二電容相等。

第二方面，提供了一種芯片，包括：第一方面提供的任一可能設(shè)計的跨阻放大器。

第三方面，提供了一種通信設(shè)備，包括第二方面提供的芯片。

附圖說明

圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器；

圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中二階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器；

圖2為本申請實施例跨阻放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3a和圖3b分別為本申請實施例第一電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4a和圖4b分別為本申請實施例的第二電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本申請實施例的第三電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本申請實施例的跨阻放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本申請實施例中的跨阻放大器與一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器的幅頻特性曲線對比圖。

具體實施方式

本申請實施例中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，a和/或b，可以表示：單獨存在a，同時存在a和b，單獨存在b這三種情況。另外，本申請實施例中的字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”的關(guān)系。

下面將結(jié)合附圖對本申請實施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

跨阻放大器用來將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，可以集成到芯片中，應(yīng)用在通信設(shè)備中，例如，應(yīng)用到通信設(shè)備中傳感器的接收部分，或者應(yīng)用到通信設(shè)備的射頻收發(fā)機(jī)系統(tǒng)中等。

由于本申請實施例的跨阻放大器中只包括一個運算放大器，與如圖1b所示的二階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器相比減少了運算放大器的個數(shù)，因此本申請實施例的跨阻放大器的功耗較低，而本申請實施例中的跨阻放大器中包括第三電路，而第三電路能夠根據(jù)第三電壓和第四電壓配合第一電路、第二電路對第一電路和第二電路中的電流進(jìn)行整形濾波，因此與如圖1a所示的一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器相比，提高了濾波性能，進(jìn)而提高了抑制帶外干擾的能力。

如圖2所示，本申請實施例的跨阻放大器200，包括：第一電路210、第二電路220、第三電路230和運算放大器240，且第一電路210、第二電路220和第三電路230由無源器件組成，其中：

第一電路210分別與電流源、運算放大器240和第三電路230相連，用于接收電流源提供的第一電流，并基于第一電流為第三電路230提供第三電壓，以及對第一電流進(jìn)行濾波整形后轉(zhuǎn)換為第一電壓輸出、并提供給運算放大器240；

具體的，第一電路210的第一端211分別與電流源的一端、運算放大器240的反向輸入端241相連，第一電路210的第二端212與運算放大器240的第一輸出端242相連，第一電路210的第三端213與第三電路230的一端231相連，第一電路210用于通過第一端211接收電流源提供的第一電流，以及基于第一電流為第三電路230的一端231提供第三電壓，并對第一電流進(jìn)行濾波整形后轉(zhuǎn)換為第一電壓，通過第二端212輸出，由于第一電路210的第二端212與運算放大器240的第一輸出端242相連，因此將第一輸出端242的電壓置為第一電壓。

第二電路220分別與電流源、運算放大器240和第三電路230相連，用于接收電流源提供的第二電流，并基于第二電流為第三電路230提供第四電壓，以及對第二電流進(jìn)行濾波整形后轉(zhuǎn)換為第二電壓輸出、并提供給運算放大器240；電流源提供的第一電流和第二電流為差分電流中的兩路電流。

具體的，第二電路220的第一端221分別與電流源的另一端、運算放大器240的正向輸入端243相連，第二電路220的第二端222與運算放大器240的第二輸出端244相連，第二電路220的第三端223與第三電路230的另一端232相連，第二電路220用于通過第二電路220的第一端221接收電流源提供的第二電流，以及基于第二電流為第三電路230的另一端232提供第四電壓，并對第二電流進(jìn)行濾波整形后轉(zhuǎn)換為第二電壓，通過第二端222輸出；由于運算放大器240的第二輸出端244與第二端222相連，因此，第二電路220將第二輸出端244的電壓置為第二電壓。

第三電路230用于根據(jù)第三電壓和第四電壓，配合第一電路210對第一電流進(jìn)行整形濾波，并配合第二電路220對第二電流進(jìn)行整形濾波。

運算放大器240用于為第一電路210提供小信號虛地點，以使得第一電流進(jìn)入第一電路，以及為第二電路220提供小信號虛地點，以使得第二電流進(jìn)入第二電路。

運算放大器240，用于分別為第一電路210、第二電路220提供小信號虛地點。

具體的，運算放大器240通過反向輸入端241為第一電路210的第一端211提供小信號虛地點，以使得第一端211的電壓置零，從而使得電流源提供的第一電流進(jìn)入第一電路210，運算放大器240通過正向輸入端243為第二電路220的第一端221提供小信號虛地點，以使得第一端221的電壓置零，從而使得電流源提供的第二電流進(jìn)入第二電路220。

應(yīng)理解，無源器件包括電容、電感和電阻等器件，第一電路、第二電路和第三電路的可以通過無源器件組成電路來實現(xiàn)本申請實施例中的功能，在此不限定無源器件的個數(shù)與類型。

在一種可能的設(shè)計中，第一電路210包括第一部分和第二部分，第一部分與第二部分并聯(lián)，且并聯(lián)的一端(即第一端211)與電流源和運算放大器240的反向輸入端241相連，以及并聯(lián)的另一端(即第二端212)與運算放大器240的第一輸出端242相連。

其中第一部分包括至少一個電容，至少一個電容通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，第二部分包括至少一個第一電阻和至少一個第二電阻，至少一個第一電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第二電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第一電阻與至少一個第二電阻通過串聯(lián)方式連接，至少一個第一電阻與至少一個第二電阻通過串聯(lián)方式連接、且串聯(lián)方式連接的連接點處與第三電路230相連。具體的，串聯(lián)方式連接的連接點處與第三電路230的一端231相連，且串聯(lián)方式連接的連接點處為第一電路210的第三端213。

例如，如圖3a所示的第一電路210的第一部分包括三個電容c1、c2和c3，第二部分包括第一電阻r1和第二電阻r2，如圖3b所示的第一電路210的第一部分包括一個電容c1，第二部分包括第一電阻r1、第一電阻r2和第二電阻r3，除圖3a和圖3b所示的第一電路210以外，本申請實施例中的第一電路210還可以為其它與圖3a和圖3b的等效連接方式。

在一種可能的實現(xiàn)方式中，示例的，第二電路220包括第三部分和第四部分，且并聯(lián)的一端(即第一端221)與電流源和運算放大器240的正向輸入端243相連，以及并聯(lián)的另一端(及第二端222)與運算放大器240的第二輸出端244相連。

第三部分包括至少一個電容，至少一個電容通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，第四部分包括至少一個第三電阻和至少一個第四電阻，至少一個第三電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第四電阻通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接，至少一個第三電阻與至少一個第四電阻通過串聯(lián)方式連接，且串聯(lián)方式連接的連接點處與第三電路230相連，具體的，串聯(lián)方式連接的連接點處與第三電路230的另一端232相連，且串聯(lián)方式連接的連接點處為第二電路220的第三端223。

例如，如圖4a所示的第二電路220的第三部分包括三個電容c1、c2、c3和電容c4，第四部分包括第三電阻r1和第四電阻r2，如圖4b所示的第二電路220的第三部分包括一個電容c1，第三部分包括第三電阻r1、第三電阻r2和第四電阻r3，除圖4a和圖4b所示的第二電路220以外，本申請實施例中的第二電路220還可以為其它與圖4a和圖4b的等效連接方式。

應(yīng)理解，在本申請實施例的第一電路210和第二電路220的連接方式可以相同，也可以不同，且不限定第一電路210、第二電路220中電容的個數(shù)，以及第一電阻、第二電阻、第三電阻和第四電阻的個數(shù)。

在一種可能的設(shè)計中，第三電路230包括至少一個電容，至少一個電容通過串聯(lián)方式和/或并聯(lián)方式連接。

示例的，若第三電路230包括2個電容c1和c2，如圖5所示，第三電路230中c1和c2并聯(lián)，其中第三電路230的一端與第一電路210的第三端213連接，第三電路230的另一端與第二電路220的第三端223連接。應(yīng)理解，在本申請實施例中不限制第三電路230中所包括的電容的個數(shù)。

需要說明的是，在本申請實施例中，可根據(jù)實際情況的需要設(shè)置電阻和電容的大小，以得到所需的電壓。

下面以圖6所示的跨阻放大器為例，假設(shè)運算放大器在工作頻率范圍內(nèi)的增益無窮大，通過小信號方程對本申請實施例的跨阻放大器進(jìn)行定性分析。

如圖6所示，跨阻放大器包括c1、r1、r2、c3、c2、r3、r4以及運算放大器，其中電流源向跨阻放大器提供差分電流，由c1、r1和r2組成第一電路，由c3組成第三電路，由c2、r3和r4組成第二電路，其中差分電流中的一路通過p1流入第一電路，差分電流中的另一路通過n1流入第二電路。

由于運算放大器的反向輸入端和正向輸入端為第一電路210、第二電路220提供小信號虛地點，假設(shè)在圖6所示的a點、b點、p2點和n2點處的電壓分別為va、vb、vp和vn，電流源向第一電路提供的電流為i1，向第二電路提供的電流為i2，則分別流經(jīng)a點、b點、c點和d點的電流之和為0，則有：

其中ω為工作頻率，當(dāng)r1＝r2＝r3＝r4＝r，c1＝c2＝c3＝c時，則得到傳遞函數(shù)為：

從傳遞函數(shù)可以看出傳遞函數(shù)中包括兩個極點和一個零點，其中一個零點和一個極點在近通帶處形成了零極點對兒，相對于一階有源rc結(jié)構(gòu)，帶內(nèi)平坦度有所提高。如果是同等3db轉(zhuǎn)角頻率的情況下，本申請實施例的跨阻放大器較一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器有更好的帶外抑制特性。如圖7所示的曲線1為當(dāng)r1＝r2＝r3＝r4＝r，c1＝c2＝c3＝c時的幅頻特性曲線，而曲線2為未增加c3時一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器的幅頻特性曲線，從圖7中可以看出本申請實施例的跨阻放大器在近通帶處呈現(xiàn)二階特性，具有更好的平坦度。其中，圖7中曲線1和曲線2的3db轉(zhuǎn)角頻率是不同的，曲線1的3db轉(zhuǎn)角頻率為a，曲線2的3db轉(zhuǎn)角頻率為b，如果本申請實施例的跨阻放大器和一階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器具有相同的3db轉(zhuǎn)角頻率要求，則本申請實例的幅頻特性曲線具有更好的帶外抑制特性，同時只使用了一個運算放大器，較二階有源結(jié)構(gòu)的跨阻放大器節(jié)約了功耗。

此外，本申請實施例中還提供了一種芯片，包括本申請實施例提供的任一跨阻放大器。

本申請實施例還提供了一種通信設(shè)備，包括本申請實施例提供的芯片。

由于跨阻放大器在芯片或者通信設(shè)備中的連接方式參見如圖1所示的跨阻放大器的連接方式，在此不再贅述。

盡管在本申請中已描述了的一些可以實現(xiàn)的具體實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括本申請所描述的實施例以及落入本申請范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。