CN106026940B - 一种跨阻放大器的直流偏置电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种跨阻放大器的直流偏置电路，包括：运算放大器、第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；第一跨阻放大器包括一输入开关管M1和与之共源共栅的开关管M2；第二跨阻放大器包括一输入开关管M1’和与之共源共栅设置的开关管M2’；开关管M1’的栅极和漏极分别与运算放大器的正极、负极连接；运算放大器的输出端分别与开关管M2、M2’的栅极连接；使得第二跨阻放大器与运算放大器形成一负反馈网络，通过对开关管M2、开关管M2’栅极电压的偏置，使得开关管M1、开关管M1’的栅极电压与漏极电压值相同。因此，在M2的栅极电压Vg过高或过低时，M1的栅漏电压Vgd均约等于0，输出端信号眼图不会出现严重劣化。

Description

一种跨阻放大器的直流偏置电路
技术领域
本发明涉及一种跨阻放大器，尤其涉及一种跨阻放大器的直流偏置电路。
背景技术
跨阻放大器是将电流信号转化成电压信号并加以放大的电子电路，常作为光通信接收芯片的前端电路，跨阻放大电路需要有足够大的输入动态范围以满足应用，为了保证跨阻放大电路能够处理大信号，需要在跨阻放大电路中引入自动增益控制机制，即当输入信号大于一定值时，电路自动增益控制环路开始工作，减小跨阻放大电路的增益，从而达到处理大信号输入的功能。
现有技术如图1所示，M1为输入管，M2做共源共栅管，R1为负载电阻，M3与电流源形成缓冲级，Rf做为跨接电阻。它们组成跨阻放大电路TIA。M4是自动增益控制的MOS管，当输入光电流超过一定值时，M4将工作在线性区，控制TIA的跨阻。上述的跨阻放大器在M2的栅极电压Vg过高或过低时，输出端信号眼图都会出现严重劣化：
1.如果Vg过低，会使得M1的栅漏电压Vgd远小于0，当AGC工作时，由于Vagc电压上升，会使输出端OUT的直流电压Vout降低，当降低至电流源管的线性区时，会使得Vout信号的非线性增大，从而严重影响眼图的质量。
2..如果Vg过高，会使得M1的栅漏电压Vgd远大于0，当AGC工作时，由于Vagc电压上升，会使输出端OUT的直流电压Vout上升，从而使得M3的栅极电压上升，使得流经R1的电流减小，从而减小M1的电流，降低其ft值，使得电路带宽下降，从而劣化眼图。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种跨阻放大器的直流偏置电路，来产生合适的M2栅极电压，保证M1的栅漏电压Vgd均约等于0，从而使得在AGC工作时，Vagc电压上升，输出直流电也不会明显变化，保证输出端信号眼图不会出现严重劣化。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种跨阻放大器的直流偏置电路，包括：运算放大器、第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；
所述第一跨阻放大器包括一输入开关管M1和与之共源共栅设置的开关管M2；所述第二跨阻放大器包括一输入开关管M1’和与之共源共栅设置的开关管M2’；
所述开关管M1’的栅极和漏极分别与运算放大器的正极、负极输入端连接；运算放大器的输出端分别与开关管M2、M2’的栅极连接；使得第二跨阻放大器与运算放大器形成一负反馈网络，通过对开关管M2、开关管M2’栅极电压的偏置，使得开关管M1、开关管M1’的栅极电压与漏极电压值相同。
在一较佳实施例中：所述开关管M1、开关管M1’的栅极和源极之间分别设置有跨阻Rf、Rf’。
在一较佳实施例中：所述开关管M2、M2’的漏极分别通过负载电阻R1、R1’与VDD相连。
在一较佳实施例中：所述第一跨阻放大器还包括开关管M3，其栅极与开关管M2的漏极连接，源极接地，漏极与VDD连接。
在一较佳实施例中：所述第二跨阻放大器还包括开关管M3’，其栅极与开关管M2’的漏极连接，源极接地，漏极与VDD连接。
在一较佳实施例中：所述开关管M1、M2、M3、M1’、M2’、M3’为MOS管或三极管。
在一较佳实施例中：还包括一开关管M4，其栅极与Vagc连接，源极与开关管M1的栅极连接，漏极与开关管M1的漏极连接。
在一较佳实施例中：所述开关管M4为MOS管。
在一较佳实施例中：所述第二跨阻放大器为第一跨阻放大器的镜像电路。
在一较佳实施例中：所述第二跨阻放大器中的开关管M1’、M2’、M3’相较于开关管M1、M2、M3等比例缩小，且负载电阻R1’相较于负载电阻R1等比例放大。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了提供了一种跨阻放大器的直流偏置电路，在第一跨阻放大器的基础上，增加了一个运算放大器，一个第二跨阻放大器。第二跨阻放大器与运算放大器之间形成了一个负反馈网络，通过对开关管M2、开关管M2’栅极电压的偏置，使得第二跨阻放大器中开关管M1’的栅极电压约等于漏极电压，从而使得第一跨阻放大器中的开关管M1的栅极电压也约等于漏极电压即Vg,M1≈Vd,M1。从而保证AGC工作时，M2栅极被偏置在合适的电压，保证M1的栅漏电压Vgd均约等于0，输出端信号眼图都不会因为直流电压的过度变化而劣化。
附图说明
图1为现有技术中跨阻放大器的电路图；
图2为本发明优选实施例中跨阻放大器的直流偏置电路图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。
参考图2，一种跨阻放大器的直流偏置电路，包括：运算放大器I0、第一跨阻放大器TIA和第二跨阻放大器TIA dummy；
所述第一跨阻放大器TIA包括一输入开关管M1和与之共源共栅设置的开关管M2；所述第二跨阻放大器包括一输入开关管M1’和与之共源共栅设置的开关管M2’；
所述开关管M1’的栅极和漏极分别与运算放大器的正极、负极输入端连接；运算放大器的输出端分别与开关管M2、M2’的栅极连接；使得第二跨阻放大器与运算放大器形成一负反馈网络，通过对开关管M2、开关管M2’栅极电压的偏置，使得第二跨阻放大器中开关管M1’的栅极电压约等于漏极电压，从而使得第一跨阻放大器中的开关管M1的栅极电压也约等于漏极电压即Vg,M1≈Vd,M1。从而保证AGC工作时，无论开关管M2的栅极电压过高或过低，输出端信号眼图都不会因为直流电的过度变化而劣化。
本实施例中，第一跨阻放大器TIA和第二跨阻放大器TIA dummy的其余结构为：
所述开关管M1、开关管M1’的栅极和源极之间分别设置有跨阻Rf、Rf’。所述开关管M2、M2’的漏极分别通过负载电阻R1、R1’与VDD相连。
所述第一跨阻放大器还包括开关管M3，其栅极与开关管M2的漏极连接，源极接地，漏极与VDD连接。所述第二跨阻放大器还包括开关管M3’，其栅极与开关管M2’的漏极连接，源极接地，漏极与VDD连接。
本实施例中，所述开关管M1、M2、M3、M1’、M2’、M3’为MOS管或三极管。
以及，控制自动增益的MOS管M4，其栅极与Vagc连接，源极与开关管M1的栅极连接，漏极与开关管M1的漏极连接。
本实施例中，所述第二跨阻放大器的电路结构与第一跨阻放大器镜像设置，并且所述第二跨阻放大器中的开关管M1’、M2’、M3’相较于开关管M1、M2、M3等比例缩小，且负载电阻R1’相较于负载电阻R1等比例放大，从而减小电流。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于包括：运算放大器、第一跨阻放大器和第二跨阻放大器；
所述第一跨阻放大器包括一输入开关管M1和与之共源共栅设置的开关管M2；所述第二跨阻放大器包括一输入开关管M1’和与之共源共栅设置的开关管M2’；
所述开关管M1’的栅极和漏极分别与运算放大器的正极、负极输入端连接；运算放大器的输出端分别与开关管M2、M2’的栅极连接；使得第二跨阻放大器与运算放大器形成一负反馈网络，通过对开关管M2、开关管M2’栅极电压的偏置，使得开关管M1、开关管M1’的栅极电压与漏极电压值相同。
2.根据权利要求1所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述开关管M1、开关管M1’的栅极和源极之间分别设置有跨阻Rf、Rf’。
3.根据权利要求2所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述开关管M2、M2’的漏极分别通过负载电阻R1、R1’与VDD相连。
4.根据权利要求3所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述第一跨阻放大器还包括开关管M3，其栅极与开关管M2的漏极连接，源极接地，漏极与VDD连接。
5.根据权利要求4所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述第二跨阻放大器还包括开关管M3’，其栅极与开关管M2’的漏极连接，源极接地，漏极与VDD连接。
6.根据权利要求5所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述开关管M1、M2、M3、M1’、M2’、M3’为MOS管或三极管。
7.根据权利要求1所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：还包括一开关管M4，其栅极与Vagc连接，源极与开关管M1的栅极连接，漏极与开关管M1的漏极连接。
8.根据权利要求1所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述开关管M4为MOS管。
9.根据权利要求1所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述第二跨阻放大器为第一跨阻放大器的镜像电路。
10.根据权利要求1所述的一种跨阻放大器的直流偏置电路，其特征在于：所述第二跨阻放大器中的开关管M1’、M2’、M3’相较于开关管M1、M2、M3等比例缩小，且负载电阻R1’相较于负载电阻R1等比例放大。
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