本發(fā)明涉及coms技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種擴(kuò)大增益，減少噪音，并且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的跨阻放大器。

背景技術(shù)：

跨阻放大器(tia)全稱為trans-impedanceamplifier，是放大器類型的一種，放大器類型是根據(jù)其輸入輸出信號(hào)的類型來(lái)定義的。tia由于具有高帶寬的優(yōu)點(diǎn)，一般用于高速電路，如光電傳輸通訊系統(tǒng)中普遍使用。

跨阻放大器的輸出噪音大小是衡量其傳輸性能的重要指標(biāo)之一，因此，為了提高跨阻放大器的性能務(wù)必需要減少噪音的輸出，而減少噪音輸出的一種方式可通過(guò)增大跨阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，理論上跨阻越大，噪音就越小，但是跨導(dǎo)的受條件限制，跨導(dǎo)可以增大的前提條件必須是有一個(gè)好的頻率響應(yīng)，頻率響應(yīng)好壞與否可以從增益帶寬乘積上體現(xiàn)?，F(xiàn)有的跨阻放大器為提供穩(wěn)定的電壓工作點(diǎn)，采用pmos和nmos相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)上述效果，但是由于pmos的工作特性局限，其ftdouble較小，這在一定程度上導(dǎo)致了增益帶寬乘積變小，這直接使得跨導(dǎo)的取值不能進(jìn)一步變大，跨導(dǎo)放大器的輸出噪音大小不能進(jìn)一步降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種跨阻放大器，目的在于解決上述的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種跨阻放大器，包括：

反相放大電路，具有一輸入端和輸出端，輸入端耦接光二極管，用于接入輸入電壓信號(hào)，輸出端用于輸出放大電壓信號(hào)，所述反相放大電路包括至少三個(gè)依次連接的放大單元，每一所述放大單元包括兩個(gè)相互耦接的n型晶體管，其中一個(gè)n型晶體管用于接收輸入電壓，另一個(gè)n型晶體管用于接收直流電壓信號(hào)，兩個(gè)n型晶體管的公共連接端用于輸出放大后的電壓信號(hào)，用于接收直流電壓信號(hào)的n型晶體管采用nativenfet；

反饋電阻，耦接所述反相放大電路的輸入端和輸出端。

作為一種實(shí)施方式，所述反相放大電路包括三個(gè)放大電路，分別為：

一級(jí)放大單元，具有一輸入端和一輸出端，輸入端耦接光二極管，用于接入輸入電壓，輸出端輸出一級(jí)放大后的第一電壓信號(hào)；

二級(jí)放大單元，具有一輸入端和輸出端，輸入端耦接所述一級(jí)放大單元的輸出端，用于接入第一電壓，輸出端輸出二級(jí)放大后的第二電壓信號(hào)；以及

三級(jí)放大單元，具有一輸入端和輸出端，輸入端耦接所述二級(jí)放大單元是輸出端，用于接入第二電壓，輸出端輸出三級(jí)放大后的放大電壓信號(hào)。

作為一種實(shí)施方式，所述一級(jí)放大單元包括：

第一n型晶體管，第二端耦接光二極管的輸出端，用以接收輸入電壓信號(hào)，第一端用以輸出第一電壓信號(hào)，第三端接地:

第二n型晶體管，第一端和第二端均用以接收直流電壓信號(hào)，第三端耦接第一n型晶體管的第一端。

作為一種實(shí)施方式，所述二級(jí)放大單元包括：

第三n型晶體管，第二端耦接一級(jí)放大單元的輸出端，用以接收第一電壓v1，第一端用以輸出第二電壓信號(hào)，第三端接地；

第四n型晶體管，第一端和第二端均用以接收直流電壓信號(hào)，第三端耦接第三n型晶體管的第一端。

作為一種實(shí)施方式，所述三級(jí)放大單元包括：

第五n型晶體管，第二端耦接二級(jí)放大單元102的輸出端，用以接收第二電壓v2，第一端用以輸出放大電壓信號(hào)，第三端接地；

第六n型晶體管，第一端和第二端均用以接收直流電壓信號(hào)，第三端耦接第五n型晶體管的第一端。

作為一種實(shí)施方式，所述放大單元還包括一電阻，所述電阻的一端用于接收直流電壓信號(hào)，另一端耦接用于接收直流電壓信號(hào)的n型晶體管的第二端。

作為一種實(shí)施方式，所述放大單元的輸入端和輸出端之間還設(shè)有n型晶體管。

作為一種實(shí)施方式，所述反饋電阻的兩端設(shè)有n型晶體管。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：通過(guò)采用兩個(gè)n型晶體管構(gòu)成的運(yùn)算放大器可增進(jìn)其增益頻寬乘積，因此，在給定一個(gè)相同固定頻寬時(shí)，本發(fā)明跨導(dǎo)放大器的增益頻寬乘積遠(yuǎn)高于現(xiàn)有中的跨導(dǎo)放大器。由此，跨導(dǎo)放大器的反饋電阻可不受原有條件制約，設(shè)計(jì)成一個(gè)高阻值的電阻，從而進(jìn)一步降低跨導(dǎo)放大器的輸入噪音，增加跨導(dǎo)放大器的靈敏度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的跨導(dǎo)放大器的示意圖；

圖2為本發(fā)明的跨導(dǎo)放大器的另一實(shí)施例的示意圖。

附圖標(biāo)注：100、跨導(dǎo)放大器；101、一級(jí)放大單元；102、二級(jí)放大單元；103、三級(jí)放大單元；104、光二極管。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。

如圖1所示，跨導(dǎo)放大器100包括反相放大電路和耦接反相放大電路輸入端與輸出端之間的反饋電阻rf，反相放大電路的輸入端耦接光二極管104，用于接入輸入電壓信號(hào)，輸出端用于輸出放大電壓信號(hào)。反相放大電路包括至少三個(gè)放大單元，每一放大單元包括兩個(gè)相互耦接的n型晶體管，其中一個(gè)n型晶體管用于接收輸入電壓，另一個(gè)n型晶體管用于接收直流電壓信號(hào)，兩個(gè)n型晶體管的公共連接端用于輸出放大后的電壓信號(hào)，用于接收直流電壓信號(hào)的n型晶體管采用nativenfet；在本實(shí)施例中，放大單元的數(shù)量為三個(gè)，分別為一級(jí)放大單元101、二級(jí)放大單元102以及三級(jí)放大單元103，三個(gè)放大單元的位置并未明確要求，可根據(jù)需要進(jìn)行位置互換。

一級(jí)放大單元101具有輸入端和輸出端，輸入端耦接光二極管104，用于接入輸入電壓vin，輸出端用于輸出一級(jí)放大后的第一電壓信號(hào)v1。二級(jí)放大單元102具有輸入端和輸出端，輸入端耦一級(jí)放大單元101的輸出端，用于接入第一電壓信號(hào)v1，輸出端用于輸出二級(jí)放大后的第二電壓信號(hào)v2。三級(jí)放大單元103具有輸入端和輸出端，輸入端耦二級(jí)放大單元102的輸出端，用于接入第二電壓信號(hào)v2，輸出端用于輸出三級(jí)放大后的放大電壓信號(hào)vout。反饋電阻rf耦接一級(jí)放大單元101的輸入端與三級(jí)放大單元103的輸出端。

三個(gè)放大單元的結(jié)構(gòu)類似，一級(jí)放大單元101包括第一n型晶體管nd1和第二n型晶體管nl1，第一n型晶體管nd1的第二端耦接光二極管104的輸出端，用以接收輸入電壓信號(hào)vin，第一端用以輸出第一電壓信號(hào)v1，第三端接地:第二n型晶體管nl1的第一端和第二端均用以接收直流電壓信號(hào)vd，第三端耦接第一n型晶體管nd1的第一端。二級(jí)放大單元102包括第三n型晶體管nd2和第四n型晶體管nl2，第三n型晶體管nd2的第二端耦接一級(jí)放大單元101的輸出端，用以接收第一電壓信號(hào)v1，第一端用以輸出第二電壓v2，第三端接地:第四n型晶體管nl2的第一端和第二端均用以接收直流電壓信號(hào)vd，第三端耦接第三n型晶體管nd2的第一端。三級(jí)放大單元103包括第五n型晶體管nd3和第六n型晶體管nl3，第五n型晶體管nd3的第二端耦接二級(jí)放大單元102的輸出端，用以接收第二電壓v2，第一端用以輸出放大電壓信號(hào)vout，第三端接地:第六n型晶體管nl3的第一端和第二端均用以接收直流電壓vd，第三端耦接第五n型晶體管nd3的第一端。其中，第二n型晶體管nl1、第四n型晶體管nl2以及第六n型晶體管nl3均采用nativenfet。

跨導(dǎo)放大器100的一級(jí)放大單元101、二級(jí)放大單元102、三級(jí)放大單元103以及反饋電阻rf形成三級(jí)運(yùn)算放大器。三個(gè)放大單元均采用兩個(gè)n型晶體管的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)一級(jí)反相放大，其通過(guò)兩個(gè)n型晶體管的連接結(jié)構(gòu)在極大程度上提高增益的同時(shí)，又不影響頻寬，因此可極大程度上提高跨導(dǎo)放大器100的增益頻寬乘積((gain-bandwidthproduct))，其中，一級(jí)放大單元的增益為二級(jí)放大單元的增益為三級(jí)放大單元的增益為因此，跨導(dǎo)放大器100的增益為上述公式中，gmni為和n型晶體管的電導(dǎo)，其中，i∈{d1,d2,d3,l1,l2,l3}。

因?yàn)椴捎胣型晶體管的運(yùn)算放大器可增進(jìn)其增益頻寬乘積，因此，在給定一個(gè)相同固定頻寬時(shí)，本發(fā)明跨導(dǎo)放大器的增益頻寬乘積遠(yuǎn)高于現(xiàn)有中的跨導(dǎo)放大器。由此，跨導(dǎo)放大器100的反饋電阻rf可不受原有條件制約，設(shè)計(jì)成一個(gè)高阻值的電阻，從而進(jìn)一步降低跨導(dǎo)放大器的輸入噪音，增加跨導(dǎo)放大器100的靈敏度。

如圖2所示，作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，三個(gè)放大單元均可以根據(jù)需要設(shè)置電阻，電阻的一端接收直流電壓，另一端耦接用于接收直流電壓信號(hào)的n型晶體管的第二端，在n型晶體管的第二端耦接一個(gè)電阻，可使電阻充當(dāng)一個(gè)有源電感的作用，可增大放大單元的頻寬，從而增大整個(gè)跨導(dǎo)放大器100的增益頻寬乘積。

如圖2所示，作為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，三個(gè)放大單元均可以在其自身的輸入端和輸出端之間設(shè)有n型晶體管，反饋電阻兩端也設(shè)有n型晶體管。該n型晶體管可實(shí)現(xiàn)跨阻放大器的agc控制(自動(dòng)增益控制)。

除上述功能外，若噪音和靈敏度不是本跨導(dǎo)放大器100的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，則可降低跨導(dǎo)放大器100中n型晶體管的電導(dǎo)，電導(dǎo)降低，則耗電流降低，從而實(shí)現(xiàn)跨導(dǎo)放大器100功耗的降低。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。