本發(fā)明涉及一種寬溫區(qū)的低噪聲電荷放大器，屬于電子電路。

背景技術(shù)：

1、電荷放大器通常用于測(cè)量和放大微弱的電荷信號(hào)，其廣泛應(yīng)用于傳感器信號(hào)放大、粒子探測(cè)、通信信號(hào)接收等領(lǐng)域。電荷放大器往往作為系統(tǒng)的第一級(jí)，其噪聲性能對(duì)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和分辨率至關(guān)重要。除了噪聲性能需要保障外，在上述領(lǐng)域中，環(huán)境溫度可能會(huì)極端變化，因此還需要具有寬泛的耐溫范圍(-50℃～125℃)來(lái)確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

2、電荷放大器的噪聲來(lái)源于兩個(gè)部分，分別是輸入端到輸出端跨接的電阻、運(yùn)算放大器。輸入端到輸出端跨接的電阻通常設(shè)置在g歐姆大小，如此電路中來(lái)源于電阻的等效輸入電流噪聲低，可以實(shí)現(xiàn)更加的信噪比；運(yùn)算放大器中的噪聲主要來(lái)自于mos管以及電阻的1/f噪聲和熱噪聲。

3、電荷放大器的溫度影響主要來(lái)源于輸入端esd保護(hù)二極管的漏電流。隨著溫度升高，二極管漏電流增加至na量級(jí)，該漏電流流過(guò)g歐姆的大電阻，會(huì)導(dǎo)致電荷放大器偏離正常的工作狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)電荷檢測(cè)電路受噪聲及溫度影響的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種寬溫區(qū)的低噪聲電荷放大器。

2、本發(fā)明的一種寬溫區(qū)低噪聲的電荷放大器，包括全差分電荷檢測(cè)電路116；所述全差分電荷檢測(cè)電路116包括電流源i1-i10、mos管m1-m25、電阻r1-r5、電容c7-c12；

3、mos管m1的柵端為全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸入端vin+，

4、mos管m2的柵端為全差分電荷檢測(cè)電路116的負(fù)向輸入端vin-；

5、mos管m1的漏端、電阻r1的一端、電容c7的一端、電容c9的一端和mos管m3的柵端同時(shí)連接；

6、電阻r1的另一端連接電源的gnd，

7、電容c7的另一端為全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸出端vout+；

8、mos管m2的漏端、電阻r2的一端、電容c8的一端、電容c10的一端和mos管m4的柵端同時(shí)連接；

9、電阻r2的另一端連接電源的gnd；

10、電容c8的另一端為全差分電荷檢測(cè)電路116的負(fù)向輸出端vout-；

11、電流源i1的一端、mos管m1的源端和mos管m2的源端同時(shí)連接，電流源i1的另一端連接電源的vdd；

12、電流源i2的一端、mos管m3的源端和mos管m6的柵端同時(shí)連接，電流源i2的另一端連接電源的vdd，mos管m3的漏端連接電源的gnd；

13、電流源i3的一端、mos管m4的源端和mos管m5的柵端同時(shí)連接，電流源i3的另一端連接電源的vdd，mos管m4的漏端接電源的gnd；

14、電流源i5的一端、mos管m5的源端和mos管m6的源端同時(shí)連接，mos管m5的漏端、mos管m7的柵端、mos管m9的漏端、mos管m13的柵端和電阻r3的一端同時(shí)連接，電阻r3的另一端與電容c9的另一端連接，mos管m6的漏端、mos管m8的柵端、mos管m10的漏端、mos管m11的柵端和電阻r4的一端同時(shí)連接，電阻r4的另一端與電容c10的另一端連接；

15、電阻r5一端連接電源的vdd，電阻r5的另一端、mos管m7的漏端和mos管m8的漏端同時(shí)連接；

16、電流源i8的一端、mos管m7的源端、mos管m8的源端、mos管m9的柵端、mos管m10的柵端同時(shí)連接，電流源i8的另一端連接電源的gnd，mos管m9的源端和mos管m10的源端同時(shí)接電源的gnd；

17、電流源i6的一端、mos管m11的漏端、mos管m12的漏端和全差分電荷檢測(cè)電路116的負(fù)向輸出端vout-同時(shí)連接，

18、電流源i6的另一端連接電源的vdd，mos管m11的源端連接電源的gnd；

19、電流源i7的一端、mos管m13的漏端、mos管m14的漏端和全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸出端vout+同時(shí)連接，電流源i7的另一端連接電源的vdd；

20、mos管m13的源端連接電源的gnd；

21、mos管m12的源端、mos管m14的源端同時(shí)連接電源的vdd，mos管m12的柵端、mos管m14的柵端、mos管m18的柵端、mos管m18的漏端、mos管m16的漏端、mos管m17的漏端、mos管m20的源端和mos管m20的柵端同時(shí)連接；

22、mos管m15的漏端連接電源的vdd，mos管m15的柵端連接全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸出端vout+，mos管m15的源端與mos管m16的源端和電流源i9的一端同時(shí)連接，電流源i9的另一端連接電源的gnd；

23、mos管m18的源端連接電源的vdd；

24、mos管m16的柵端和mos管m17的柵端連接，并連接參考電壓vref；

25、電流源i10的一端、mos管m17的源端和mos管m19的源端同時(shí)連接，電流源i10的另一端連接電源的gnd；

26、mos管m19的漏端連接電源的vdd，mos管m19的柵端連接全差分電荷檢測(cè)電路116的負(fù)向輸出端vout-；

27、mos管m21的柵端、mos管m21的漏端、mos管m22的柵端同時(shí)連接，mos管m21的源端和mos管m22的源端同時(shí)連接電源的gnd，mos管m22的漏端、mos管m23的漏端、mos管m23的柵端、mos管m24的柵端、mos管m25的柵端同時(shí)連接；

28、mos管m23的源端連接參考電壓vref；

29、mos管m24的源端、電容c11的一端、全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸入vin+同時(shí)連接，mos管m24的漏端、電容c11的另一端、全差分電荷檢測(cè)電路116的負(fù)向輸出端vout-同時(shí)連接，mos管m25的源端、電容c12的一端、全差分電荷檢測(cè)電路116的負(fù)向輸入vin-同時(shí)連接，mos管m25的漏端、電容c12的另一端、全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸出端vout+同時(shí)連接；

30、全差分電荷檢測(cè)電路116的正向輸出端vout+、負(fù)向輸出端vout-為所述電荷放大器的正負(fù)向輸出端。

31、作為優(yōu)選，還包括1號(hào)焊盤pad112、2號(hào)焊盤pad113、1號(hào)esd二極管保護(hù)電路114和2號(hào)esd二極管保護(hù)電路；

32、1號(hào)焊盤pad112與全差分電荷檢測(cè)電路的正向輸入端vin+連接，2號(hào)焊盤pad113與全差分電荷檢測(cè)電路的負(fù)向輸入端vin-連接；

33、1號(hào)esd二極管保護(hù)電路114連接在1號(hào)焊盤pad112與全差分電荷檢測(cè)電路的正向輸入端vin+之間，用于防靜電；

34、2號(hào)esd二極管保護(hù)電路115連接在2號(hào)焊盤pad113與全差分電荷檢測(cè)電路的負(fù)向輸入端vin-之間，用于防靜電。

35、作為優(yōu)選，1號(hào)esd二極管保護(hù)電路114包括電流源i11、電流源i12、mos管m26-m30，電阻r6-r8，電容c13和二極管d1-d4；

36、mos管m27的柵端、二極管d2的正極和二極管d3的負(fù)極同時(shí)連接，且為1號(hào)esd二極管電路的輸入端vin-/vin+；

37、電流源i11的負(fù)極、mos管m26的源端、mos管m27的源端同時(shí)連接，電流源i11的正極連接電源的vdd；

38、mos管m27的漏端、mos管m29的漏端、mos管m30的柵端和電阻r6的一端同時(shí)連接；mos管m29的柵端、mos管m28的柵端、mos管m28的漏端、mos管m26的漏端同時(shí)連接；電阻r6的另一端與電容c13的一端連接，電容c13的另一端、二極管d3的正極、二極管d4的負(fù)極同時(shí)連接；

39、mos管m30的漏端與電阻r7一端連接，電阻r7的另一端、電阻r8的一端和mos管m26的柵端同時(shí)連接，電阻r8的另一端、二極管d1的正極、二極管d2的負(fù)極和電流源i12的負(fù)極同時(shí)連接，電流源i12的正極和二極管d1的負(fù)極同時(shí)連接電源的vdd；

40、mos管m28的源端、mos管m29的源端、mos管m30的源端、二極管d4的正極同時(shí)連接電源的gnd；

41、2號(hào)esd二極管保護(hù)電路115與1號(hào)esd二極管保護(hù)電路114的結(jié)構(gòu)相同。

42、本發(fā)明還提供一種角速度傳感器，包括mems陀螺表頭101、1號(hào)電荷放大器104、1號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器105、驅(qū)動(dòng)控制電路106、2號(hào)電荷放大器109、2號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器110和檢測(cè)電路111；1號(hào)電荷放大器104和2號(hào)電荷放大器109均采用上述寬溫區(qū)低噪聲的電荷放大器實(shí)現(xiàn)；

43、mems陀螺表頭101的正驅(qū)動(dòng)輸出端連接1號(hào)電荷放大器104的1號(hào)焊盤pad112，mems陀螺表頭101的負(fù)驅(qū)動(dòng)輸出端連接1號(hào)電荷放大器104的2號(hào)焊盤pad113，

44、1號(hào)電荷放大器104的正負(fù)向輸出端連接1號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器105的輸入端，1號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器105的輸出端與驅(qū)動(dòng)控制電路106的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)控制電路106的輸出端與檢測(cè)電路111的輸入端連接，驅(qū)動(dòng)控制電路106的正負(fù)驅(qū)動(dòng)輸出端分別連接mems陀螺表頭101中正負(fù)驅(qū)動(dòng)反饋輸入端，

45、mems陀螺表頭101的正向檢測(cè)輸出端連接2號(hào)電荷放大器109的1號(hào)焊盤pad112，mems陀螺表頭的負(fù)向檢測(cè)輸出端連接2號(hào)電荷放大器109的2號(hào)焊盤pad113，2號(hào)電荷放大器109的正負(fù)向輸出端與2號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器110的輸入端連接，2號(hào)模數(shù)轉(zhuǎn)換器110的輸出端與檢測(cè)電路111的輸入端連接，檢測(cè)電路111輸出角速度。

46、本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明通過(guò)采用全差分設(shè)計(jì)以及對(duì)電荷放大器中第一級(jí)電路的優(yōu)化，保證了電荷放大器的低噪聲性能；通過(guò)采用負(fù)反饋方法，將esd保護(hù)二極管的漏電流降低到pa量級(jí)，從而實(shí)現(xiàn)了電荷放大器寬泛的耐溫范圍(-50℃～125℃)。