CN103516425A - 一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法 - Google Patents

一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法 Download PDF

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徐平
王正义
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Abstract

本发明公开了一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)函数信号发生器产生电压信号；(2)输入模块a将接收到的函数信号发生器产生的电压信号，并将电压信号转换成微弱的电流信号，对应计算公式为i(in)={v(in)／[R1／／(R2+R0)]*[R1／(R1+R2+R0)]}，其中R0是待测量模块的跨阻增益；(3)待测量模块b，对输入模块产生的电流信号进行处理并产生电压信号，对应计算公式为v(out)=R0*i(in)，其中R0是跨阻增益；(4)输出模块c处理输出电压信号，再接入数字示波器，其中示波器测得数值，可以作为v(out)的测量值，代入公式v(out)=R0*i(in)用于计算。本发明具有测试成本低、测试效率高与可实施性强的优点。

Description

一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法
技术领域
本发明涉及一种测量方法，特别涉及一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法。
背景技术
目前，工程师会采用微波射频测量设备或光波分析仪去测量跨阻放大器的跨阻增益，但是由于射频和微波测量系统中信号源一般提供的都是电压信号，还没有直接提供射频电流的信号源，因此微波射频测量设备无法直接测量跨阻放大器的跨阻增益。虽然用光波分析仪可以直接测量跨阻放大器的跨阻增益，但其具有价格昂贵且需要复杂的校准技术的明显缺陷。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供了一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，该测量方法采用了一个新的测试跨阻放大器的跨阻增益的技术思路，即在跨阻放大器的输入端，做电压信号到电流信号的调整。它打破了射频和微波测量系统中信号源一般提供的都是电压信号，还没有直接提供射频电流的信号源这一局限性。输入模块中电阻R1、R2组成的电路结构很重要：将他们设定到不同的比例，对应可测量不同数量级的跨阻增益，若令电阻比例x=R2／R1，要求R2的数量级为10K级，150<x<500，测量数量级为K级、10K级、100K的跨阻增益的测量误差在千分之五误差范围。其中高阻R2还可以有效防止输入端静电击穿、增大电流分流、减小不定因素。
本发明采用的技术方案是：一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)函数信号发生器产生电压信号；
(2)输入模块a将接收到的函数信号发生器产生的电压信号，并将电压信号转换成微弱的电流信号，对应计算公式为i(in)={v(in)／[R1／／(R2+R0)]*[R1／(R1+R2+R0)]}，其中，v(in)是函数信号发生器产生的电压信号，i(in)是输入模块a将电压信号处理后得到的电流信号，R0是待测量模块的跨阻增益，R1、R2是输入部分电阻；
(3)待测量模块b对输入模块产生的电流信号进行处理并产生电压信号。
对应计算公式为v(out)=R0*i(in)，其中v(out)是待测量模块b输出的电压信号，R0是跨阻增益；
(4)输出模块c处理待测量模块b输出的电压信号，又输出新的电压信号，将c的输出接入数字示波器测量，其中示波器测得电压信号幅值，可以作为v(out)的测量值，代入公式v(out)=R0*i(in)用于计算。
进一步，输入模块a由C1、R1、R2组成，输出微弱电流信号，其中R2在测量中有静电释放保护作用，数量级为10K级，令电阻比例x=R2／R1，其中150<x<500。
进一步，所述测量参数还包括封装芯片的带宽值和低频截止频率值。
进一步，所述跨阻放大器的低频截止频率应当小于200KHz。
本发明的有益效果是：具有测试成本低、测试效率高与可实施性强的优点。
附图说明
图1为本发明的测试电路原理图；
图2为本发明输入模块的具体电路结构示意图；
图3为本发明待测量模块的具体电路结构示意图；
图4为本发明输出模块的具体电路结构示意图；
图中：a是输入模块，b是待测量模块，c是输出模块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
如图1所示，框图中a代表输入模块，b代表待测量模块，c代表输出模块。信号发生器产生电压信号由a处理后，输入b部分处理，之后经过c部分再处理后，输出接入示波器，即可进行有效的测试。
信号发生器产生信号v(in)，经过输入部分a，转换成微弱电流：经10nF的隔直电容C1，再由R2、R1、R0分流。上述微弱电流用参数i(in)表示，令电阻比例x=R2／R1，要求R2的数量级为10K级，150<x<500，则对应计算公式为i(in)={v(in)／[R1／／(R2+R0)]*[R1／(R1+R2+R0)]}，其中SMA1是SMA接头，VDD表示接电源电压(常用3.3V)，GND表示接地。R0是跨阻增益。
b部分对应待测量模块部分。待测量模块b部分的IN端子，接收到输出部分a产生的微弱电流，进入待测量模块b部分自身设计电路，处理产生待测电压信号。TIA(跨阻放大器的英文简称)是一个电流输入、电压输出的电路。其中，i(in)表示输入部分转换后的微弱电流。IN代表测量模块的输入端子，OUT代表测量模块的输出端子，v(out)表示待测量模块的输出电压。GND代表接地，VDD代表接电源(常用3.3V)，C3是电源到地的耦合电容(常用10nF)。
待测量模块b产生的输出电压用参数v(out)表示，由输出模块c部分处理接入示波器。计算公式v(out)=R0*i(in)；其中R0是跨阻增益，SMA2是SMA接头，GND表示接地。
如图2所示，信号发生器产生信号v(in)，经过输入部分a，转换成微弱电流：经10nF的隔直电容C1，再由R2、R1、R0分流。上述微弱电流用参数i(in)表示，令电阻比例x=R2／R1，要求R2的数量级为10K级，150<x<500，则对应计算公式为i(in)={v(in)／[R1／／(R2+R0)]*[R1／(R1+R2+R0)]}，其中SMA1是SMA接头，VDD表示接电源电压(常用3.3V)，GND表示接地。R0是跨阻增益。
如图3所示，b部分对应待测量模块部分，即是测量方法的主体电路部分。待测量模块b部分的IN端子，接收到输出部分a产生的微弱电流，进入待测量模块b部分自身设计电路，处理产生一个电压信号v(out)。TIA是一个电流输入、电压输出的电路。其中，i(in)表示输入部分转换后的微弱电流。IN代表测量模块的输入端子，OUT代表测量模块的输出端子，v(out)表示待测量模块的输出电压，计算公式v(out)=R0*i(in)。GND代表接地，VDD代表接电源(常用3.3V)，C3=10nF，它是电源到地的耦合电容。
如图4所示，待测量模块b产生的输出电压用参数用v(out)表示，由输出模块c部分处理后再接入示波器。其中示波器测得的电压幅值可以作为v(out)的测量值代入计算公式v(out)=R0*i(in)用于计算，R0是跨阻增益，SMA2是SMA接头，GND表示接地。
实施例：
以测试5GHz TIA为例，说明实验室内应用本测量方法测试TIA的跨阻增益和封装芯片后的带宽。
(1)测试跨阻放大器的跨阻增益：输入幅度50mv的4MHZ方波信号。经过a部分，转换成微弱电流信号i输入b部分(跨阻放大器主体电路)，最后由c部分处理输出电压信号并接入示波器，测得电压信号v。跨阻增益A=v／i。
(2)测试跨阻放大器封装芯片的带宽：输入100mV的4MHZ方波信号。经过a部分，转换成电流小信号输入b部分(跨阻放大器封装芯片)，最后由c部分处理输出电压信号并接入示波器，测得电压信号V0。按照以上步骤，仅自小到大按照一定规律增加输入信号的频率，并观察示波器中电压信号，当输入一定频率时，对应输出电压信号约0.707*V0，将此时的输入信号频率表示为f3dB，它可以看做跨阻放大器的3dB带宽。
尽管上面结合附图和实施例对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明的精神或范围的情况下所做的添加、修改、省略、替换等变形，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)函数信号发生器产生电压信号；
(2)输入模块a将接收到的函数信号发生器产生的电压信号，并将电压信号转换成微弱的电流信号，对应计算公式为i(in)={v(in)／[R1／／(R2+R0)]*[R1／(R1+R2+R0)]}，其中，v(in)是函数信号发生器产生的电压信号，i(in)是输入模块a将电压信号处理后得到的电流信号，R0是待测量模块的跨阻增益，R1、R2是输入部分电阻；
(3)待测量模块b对输入模块产生的电流信号进行处理并产生电压信号。对应计算公式为v(out)=R0*i(in)，其中v(out)是待测量模块b输出的电压信号，R0是跨阻增益；
(4)输出模块c处理待测量模块b输出的电压信号，又输出新的电压信号，将c的输出接入数字示波器测量，其中示波器测得电压信号幅值，可以作为v(out)的测量值，代入公式v(out)=R0*i(in)用于计算。
2.根据权利要求1所述的一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，其特征在于：输入模块a由C1、R1、R2组成，输出微弱电流信号，其中R2在测量中有静电释放保护作用，数量级为10K级，令电阻比例x=R2／R1，其中150<x<500。
3.根据权利要求1所述的一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，其特征在于：所述测量参数还包括封装芯片的带宽值和低频截止频率值。
4.根据权利要求1所述的一种用于测量跨阻放大器的跨阻增益的方法，其特征在于：所述跨阻放大器的低频截止频率应当小于200KHz。
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