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一种高动态范围的跨阻放大器

阅读:261发布:2023-02-04

专利汇可以提供一种高动态范围的跨阻放大器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种高动态范围的 跨阻 放大器 ,包括放大 电路 和反馈电路,放大电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、可调 电阻 R1、可调电阻R2和 电流 源,晶体管Q1的基极连接输入 信号 IN,晶体管Q1的发射极经过可调电阻R1后接地,晶体管Q1的集 电极 与晶体管Q2的发射极相连,晶体管Q2的集电极经过可调电阻R2后与电源VCC相连,晶体管Q3的集电极与电源VCC相连,晶体管Q3的发射极经过电流源后接地,晶体管Q3的基极和晶体管Q2的集电极相连后 输出信号 OUT;反馈电路包括并联设置的电阻R3和晶体管M1。本发明提供的 跨阻放大器 ,可以实现高动态范围的调节增益,还能保证输入阻抗和输出共模电平保持不变。,下面是一种高动态范围的跨阻放大器专利的具体信息内容。

1.一种高动态范围的跨阻放大器,其特征在于,包括:
放大电路,其包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、可调电阻R1、可调电阻R2和电流源Ibias,所述可调电阻R1连接第一控制信号Gain_ctrl1,所述可调电阻R2连接第二控制信号Gain_ctrl2;
所述晶体管Q1的基极连接输入信号IN,所述晶体管Q1的发射极经过可调电阻R1后接地,所述晶体管Q1的集电极与所述晶体管Q2的发射极相连,所述晶体管Q2的集电极经过可调电阻R2后与电源VCC相连,所述晶体管Q3的集电极与电源VCC相连,所述晶体管Q3的发射极经过所述电流源Ibias后接地,所述晶体管Q3的基极和所述晶体管Q2的集电极相连后输出信号OUT;
反馈电路,其包括并联设置的电阻R3和晶体管M1,所述电阻R3跨接在所述晶体管Q1的基极和晶体管Q3的发射极之间,且所述晶体管M1连接第三控制信号Gain_ctrl。
2.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述放大电路还包括电感L1,所述电感L1与可调电阻R2串联后连接在电压VCC和所述晶体管Q2的集电极之间。
3.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述晶体管Q2的基极连接一偏置电压Bias_cas。
4.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述晶体管M1为NMOS管,所述晶体管M1的栅极与第三控制信号Gain_ctrl相连。
5.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述跨阻放大器还包括控制电路,所述控制电路的输入端与第三控制信号Gain_ctrl相连,所述控制电路的两个输出端分别与第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2相连,用于根据所述第三控制信号Gain_ctrl调整第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2。
6.如权利要求5所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于,所述控制电路具体用于:
当第三控制信号Gain_ctrl增大时,同时减小所述第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2;
当第三控制信号Gain_ctrl减小时,同时增大所述第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2。
7.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3为三极管
8.如权利要求7所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3为NPN型三极管。
9.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述可调电阻R1和可调电阻R2均由固定电阻和晶体管组合而成。
10.如权利要求1所述的高动态范围的跨阻放大器,其特征在于:所述晶体管M1为NMOS管。

说明书全文

一种高动态范围的跨阻放大器

技术领域

[0001] 本发明涉及放大器技术领域,具体涉及一种高动态范围的跨阻放大器

背景技术

[0002] 在通信系统中,跨阻放大器是关键器件。尤其是在光通信系统中,跨阻放大器作为接收前端的重要器件,决定了接收端的灵敏度和线性度。随着信息传输量的爆发式增长,光通信速率不断提升,调制方式也愈发复杂。要求接收前端的跨阻放大器,实现高带宽、低噪声的同时,可以更大动态范围的调节增益,确保接收前端的线性度。
[0003] 然而,现有技术中的跨阻放大器,调节增益的动态范围有限,无法确保接收前端的线性度,局限性较大。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种高动态范围的跨阻放大器,可以实现高动态范围的调节增益,同时,还能保证输入阻抗和输出共模电平保持不变。
[0005] 为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
[0006] 一种高动态范围的跨阻放大器,包括:
[0007] 放大电路,其包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、可调电阻R1、可调电阻R2和电流源Ibias,所述可调电阻R1连接第一控制信号Gain_ctrl1,所述可调电阻R2连接第二控制信号Gain_ctrl2;
[0008] 所述晶体管Q1的基极连接输入信号IN,所述晶体管Q1的发射极经过可调电阻R1后接地,所述晶体管Q1的集电极与所述晶体管Q2的发射极相连,所述晶体管Q2的集电极经过可调电阻R2后与电源VCC相连,所述晶体管Q3的集电极与电源VCC相连,所述晶体管Q3的发射极经过所述电流源Ibias后接地,所述晶体管Q3的基极和所述晶体管Q2的集电极相连后输出信号OUT;
[0009] 反馈电路,其包括并联设置的电阻R3和晶体管M1,所述电阻R3跨接在所述晶体管Q1的基极和晶体管Q3的发射极之间,且所述晶体管M1连接第三控制信号Gain_ctrl。
[0010] 在上述技术方案的基础上,所述放大电路还包括电感L1,所述电感L1与可调电阻R2串联后连接在电压VCC和所述晶体管Q2的集电极之间。
[0011] 在上述技术方案的基础上,所述晶体管Q2的基极连接一偏置电压Bias_cas。
[0012] 在上述技术方案的基础上,所述晶体管M1为NMOS管,所述晶体管M1的栅极与第三控制信号Gain_ctrl相连。
[0013] 在上述技术方案的基础上,所述跨阻放大器还包括控制电路,所述控制电路的输入端与第三控制信号Gain_ctrl相连,所述控制电路的两个输出端分别与第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2相连,用于根据所述第三控制信号Gain_ctrl调整第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2。
[0014] 在上述技术方案的基础上,所述控制电路具体用于:
[0015] 当第三控制信号Gain_ctrl增大时,同时减小所述第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2;
[0016] 当第三控制信号Gain_ctrl减小时,同时增大所述第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2。
[0017] 在上述技术方案的基础上,所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3为三极管
[0018] 在上述技术方案的基础上,所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3为NPN型三极管。
[0019] 在上述技术方案的基础上,所述可调电阻R1和可调电阻R2均由固定电阻和晶体管组合而成。
[0020] 在上述技术方案的基础上,所述晶体管M1为NMOS管。
[0021] 与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明的高动态范围的跨阻放大器,通过第三控制信号Gain_ctrl调节增益范围,可以实现高动态范围的调节增益,同时,还能保证输入阻抗和输出共模电平保持不变。附图说明
[0022] 图1为本发明实施例中高动态范围的跨阻放大器的电路示意图;
[0023] 图2为本发明实施例中控制电路的结构示意图。

具体实施方式

[0024] 以下将结合附图对本发明中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
[0025] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0026] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。需要指出的是,所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0027] 下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0028] 参见图1所示,本发明实施例提供一种高动态范围的跨阻放大器包括放大电路和反馈电路。
[0029] 放大电路包括晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、可调电阻R1、可调电阻R2和电流源Ibias,所述可调电阻R1连接第一控制信号Gain_ctrl1,所述可调电阻R2连接第二控制信号Gain_ctrl2;所述晶体管Q1的基极连接输入信号IN,所述晶体管Q1的发射极经过可调电阻R1后接地,所述晶体管Q1的集电极与所述晶体管Q2的发射极相连,所述晶体管Q2的集电极经过可调电阻R2后与电源VCC相连,所述晶体管Q3的集电极与电源VCC相连,所述晶体管Q3的发射极经过所述电流源Ibias后接地,所述晶体管Q3的基极和所述晶体管Q2的集电极相连后输出信号OUT。
[0030] 反馈电路包括并联设置的电阻R3和晶体管M1,所述电阻R3跨接在所述晶体管Q1的基极和晶体管Q3的发射极之间,且所述晶体管M1连接第三控制信号Gain_ctrl。
[0031] 在本发明实施例中,晶体管Q1和晶体管Q2组成cascode放大结构,此处的放大电路也可以称为共发射极放大电路,设置可调电阻R1的目的是,可以通过调整可调电阻R1的阻值,改变共发射极放大电路的电流,设置可调电阻R2的目的是,可以通过调整可调电阻R2的阻值,改变共发射极放大电路的共模电平。并且,在本发明实施例张工,晶体管Q3和电流源Ibias组成射随电路。
[0032] 更进一步地,在本发明实施例中,所述放大电路还包括电感L1,所述电感L1与可调电阻R2串联后连接在电压VCC和所述晶体管Q2的集电极之间。
[0033] 具体地,在本发明实施例中,所述晶体管Q2的基极连接一偏置电压Bias_cas。
[0034] 优选地,在本发明实施例中,所述晶体管M1为NMOS管,所述晶体管M1的栅极与第三控制信号Gain_ctrl相连。
[0035] 参见图2所示,在本发明实施例中,所述跨阻放大器还包括控制电路,所述控制电路的输入端与第三控制信号Gain_ctrl相连,所述控制电路的两个输出端分别与第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2相连,用于根据所述第三控制信号Gain_ctrl调整第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2。
[0036] 在本发明实施例中,所述控制电路具体用于:当第三控制信号Gain_ctrl增大时,同时减小所述第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2;当第三控制信号Gain_ctrl减小时,同时增大所述第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2。
[0037] 本发明实施例中的控制电路可以选用常规的控制电路,可以实现上述功能即可,在此不做限定,根据实际情况选择即可。
[0038] 优选地,在本发明实施例中,所述晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3为NPN型三极管。
[0039] 更进一步地,在本发明实施例中,所述可调电阻R1和可调电阻R2均由固定电阻和晶体管组合而成,即可调电阻R1或可调电阻R2的具体结构可以为类似于电阻R3和晶体管M1的组合结构。更具体地,可调电阻R1和可调电阻R2均由一个固定电阻和晶体管并联而成,第一控制信号Gain_ctrl1连接在可调电阻R1的晶体管的栅极上。
[0040] 更进一步地,在本发明实施例中,所述晶体管M1为NMOS管。
[0041] 在本发明实施例中,第三控制信号Gain_ctrl控制所述晶体管M1的栅极电压,可以改变晶体管M1的源漏电流,从而改变反馈电阻,调整跨阻放大器的增益;同时,控制电路根据第三控制信号Gain_ctrl生成第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2,通过第一控制信号Gain_ctrl1控制可调电阻R1,进而改变共发射极放大电路的工作电流,使得输入电阻保持不变;通过第二控制信号Gain_ctrl2控制可调电阻R2,进而使得共发射极放大电路输出的共模电平保持不变,即实现,在第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2的控制下,使得输入端输入阻抗保持不变,且输出共模也不变。
[0042] 本发明实施例的高动态范围的跨阻放大器的工作原理为:当输入信号IN过大时,需要降低跨阻放大器的增益,则增大第三控制信号Gain_ctrl,从而减小晶体管M1的源漏电流,进而减小反馈电阻,见底电路增益;同时,第三控制信号Gain_ctrl增大后,减小第一控制信号Gain_ctrl1和第二控制信号Gain_ctrl2,当第一控制信号Gain_ctrl1减小后,可调电阻R1增大,当第二控制信号Gain_ctrl2减小后,可调电阻R2增大,从而使得跨阻放大器的输入阻抗保持不变,同时输出共模也不变。
[0043] 本发明实施例的高动态范围的跨阻放大器,通过第三控制信号Gain_ctrl调节增益范围,可以实现高动态范围的调节增益,同时,还能保证输入阻抗和输出共模电平保持不变。
[0044] 需要说明的是,在本专利申请文件中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中,如果提到根据某要素执行某行为,则是指至少根据该要素执行该行为的意思,其中包括了两种情况:仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。
[0045] 本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
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