CN106160730A - 微弱信号接收前端和接收方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微弱信号接收前端和接收方法，所述接收前端包括频率拓展电路、通断控制单元、低噪声差分放大器，所述频率拓展电路包括放大器、第一源跟随器、共源放大器、第二源跟随器和第一电阻；放大器、第一源跟随器、共源放大器、第二源跟随器依次连接，第一电阻的一端连接放大器的输出端，另一端连接共源放大器的输出端；放大器的输入端输入电流信号或电压信号，放大器输出第一级频带拓展信号到第一源跟随器和第一电阻的一端，第一源跟随器输出第二级频带拓展信号到共源放大器，共源放大器输出第三级频带拓展信号到第二源跟随器，第二源跟随器输出第四级频带拓展信号。本发明对电路频带进行有效拓展，满足应用需要。

Description

微弱信号接收前端和接收方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种微弱信号接收前端和接收方法。

背景技术

信号采集和探测一直是生产实践研究与应用领域的一个热点和难点，随着集成电路制造水平的飞速发展和集成电路研发的不断完善及成熟，关于信号采集和探测的芯片设计已成为集成电路业界研究的焦点。

近年来，虽然国内外对信号采集系统的研究上取得了很大的成就，但是随着国际化电子信息产业和通信方式的不断发展，已有的信号采集前端不能满足人们对信息处理速度的要求，由电磁波理论可知，要想提高信息处理速度就必须扩大信道传输信息的容量，然而限制信道传输信息的容量的主要因素是可用频带。

目前，集成电路中器件的寄生电容、特征频率是限制放大电路带宽的主要因素，为了解决其带宽瓶颈，关于拓频技术的研究提出了很多方法，其中电感串并联峰化技术、容性退化技术、级间无源匹配网络、跨导倍增技术等是采用最为广泛的拓频技术。传统的拓频技术采用一种平面螺旋电感的方式作为电路的频率补偿，但是这种拓频方式的电感值通常都很小(几十nH)，而且平面螺旋电感的工作频率受其寄生电容以及串扰效应的影响很大，这就带来了一个问题，当电路所需的补偿电感为上百nH，甚至μH数量级，这对采用平面螺旋电感的方式来实现电路的拓频来说几乎是不可能的。此外，平面螺旋电感会占用很大面积，不适合高集成度、小型化应用场合。

发明内容

基于上述情况，本发明提出了一种微弱信号接收前端和接收方法，对接收前端的频带进行有效拓展，满足应用需要。

为了实现上述目的，本发明技术方案的实施例为：

一种微弱信号接收前端，包括频率拓展电路，所述频率拓展电路包括放大器、第一源跟随器、共源放大器、第二源跟随器和第一电阻；

所述放大器的输出端连接所述第一源跟随器的输入端，所述第一源跟随器的输出端连接所述共源放大器的输入端，所述共源放大器的输出端连接所述第二源跟随器的输入端，所述第一电阻的一端连接所述放大器的输出端，所述第一电阻的另一端连接所述共源放大器的输出端；

所述放大器的输入端输入电流信号或电压信号，所述放大器分别输出第一级频带拓展信号到所述第一源跟随器和所述第一电阻的一端，所述第一源跟随器输出第二级频带拓展信号到所述共源放大器，所述共源放大器输出第三级频带拓展信号到所述第二源跟随器，所述第二源跟随器输出第四级频带拓展信号。

一种基于所述的微弱信号接收前端的微弱信号接收方法，包括以下步骤：

所述放大器输入电流信号或电压信号；

所述放大器根据所述电流信号或电压信号输出第一级频带拓展信号到所述第一源跟随器和所述第一电阻的一端；

所述第一源跟随器根据所述第一级频带拓展信号输出第二级频带拓展信号到所述共源放大器；

所述共源放大器根据所述第二级频带拓展信号输出第三级频带拓展信号到所述第二源跟随器和所述第一电阻的另一端；

所述第二源跟随器根据所述第三级频带拓展信号输出第四级频带拓展信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明微弱信号接收前端和接收方法，频率拓展电路包括放大器、第一源跟随器、共源放大器、第二源跟随器和第一电阻，放大器、第一源跟随器、共源放大器和第二源跟随器依次连接，第一电阻一端连接放大器的输出端，另一端连接共源放大器的输出端，放大器对输入的电流信号或电压信号进行放大，输出第一级频带拓展信号到第一源跟随器和第一电阻，第一源跟随器避免等效密勒电容对带宽的限制，输出第二级频带拓展信号到共源放大器，共源放大器进一步拓展电路的带宽，输出第三级频带拓展信号到第二源跟随器，第二源跟随器进行阻抗变换和电平位移，输出第四级频带拓展信号，第一电阻为反馈电阻，进一步拓展电路的带宽，无需平面螺旋电感实现对电路带宽拓展，大大减小芯片面积，而且整个接收前端可以完全用集成电路CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺实现，所以很适合集成于SOC(System on Chip，系统级芯片)芯片，具有良好的推广价值。

附图说明

图1为一个实施例中微弱信号接收前端结构示意图；

图2为基于图1所示接收前端一个具体示例中微弱信号接收前端结构示意图；

图3为一个实施例中有源电感单元结构示意图；

图4为图3所示有源电感单元的等效电路示意图；

图5为一个微弱信号接收前端的应用实例；

图6为一个实施例中微弱信号接收方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

一个实施例中微弱信号接收前端，如图1所示，包括频率拓展电路101，所述频率拓展电路101包括放大器1011、第一源跟随器1012、共源放大器1013、第二源跟随器1014和第一电阻1015；

所述放大器1011的输出端连接所述第一源跟随器1012的输入端，所述第一源跟随器1012的输出端连接所述共源放大器1013的输入端，所述共源放大器1013的输出端连接所述第二源跟随器1014的输入端，所述第一电阻1015的一端连接所述放大器1011的输出端，所述第一电阻1015的另一端连接所述共源放大器1013的输出端；

所述放大器1011的输入端输入电流信号或电压信号，所述放大器1011分别输出第一级频带拓展信号到所述第一源跟随器1012和所述第一电阻1015的一端，所述第一源跟随器1012输出第二级频带拓展信号到所述共源放大器1013，所述共源放大器1013输出第三级频带拓展信号到所述第二源跟随器1014，所述第二源跟随器1014输出第四级频带拓展信号。

频率拓展电路放大器的输入端输入信号，频率拓展电路实现对信号的接收和放大，输出频带拓展信号。

从以上描述可知，本发明微弱信号接收前端，频率拓展电路对接收前端的带宽进行有效拓展，无需平面螺旋电感实现对电路带宽拓展，大大减小芯片面积，引入源跟随器和负反馈改变系统传递函数零、极点的位置，进一步拓宽频带，整个接收前端可以完全用集成电路CMOS工艺实现，所以很适合集成于SOC芯片，具有良好的推广价值。

此外，在一个具体示例中，所述微弱信号接收前端还包括通断控制单元，所述通断控制单元的输出端连接所述放大器的第一输入端。

此外，在一个具体示例中，所述微弱信号接收前端还包括低噪声差分放大器，所述低噪声差分放大器的输出端连接所述放大器的第二输入端。

通断控制单元的输入端输入电流信号，通断控制单元的输出端连接放大器的第一输入端；低噪声差分放大器的输入端输入电压信号，低噪声差分放大器的输出端连接放大器的第二输入端，采用同一电路实现电压和电流信号的接收，并不是对单一的电流接收电路和电压接收电路进行集成，从而有效降低传统微弱信号接收前端的复杂度和实现难度。

此外，在一个具体示例中，所述放大器还包括第一MOS晶体管、第二MOS晶体管、第三MOS晶体管、第一有源电感单元和第二电阻；

所述第一输入端分别连接所述第一MOS晶体管的漏极、所述第二MOS晶体管的栅极和所述第三MOS晶体管的源极，所述第二输入端连接所述第一MOS晶体管的栅极，所述第一MOS晶体管的源极和所述第二MOS晶体管的源极接地，所述第二MOS晶体管的漏极分别连接所述第二电阻的一端和所述第三MOS晶体管的栅极，所述第二电阻的另一端连接电源，所述第三MOS晶体管的漏极分别连接所述第一有源电感单元的一端和所述放大器的输出端，所述第一有源电感单元的另一端连接所述电源。

所述频率拓展电路第一级包括一个完成电压输入的第一MOS晶体管、用于提高增益的第二MOS晶体管、完成电流输入的第三MOS晶体管、用于频率拓展的第一有源电感单元以及用于直流偏置的第二电阻；所述第一输入端连接至第一MOS晶体管的漏极，并加载至第二MOS晶体管的栅极和第三MOS晶体管的源极；所述第二输入端连接至第一MOS晶体管的栅极；第二MOS晶体管的漏极连接至第二电阻一端，并加载至第三MOS晶体管的栅极；第二电阻另一端连接至电源电压VDD，电源电压VDD通过第二电阻控制第二MOS晶体管的漏极偏置电压，使第二MOS晶体管工作于饱和区；随后通过与第三MOS晶体管漏极相连的第一有源电感单元将第三MOS晶体管的漏极电流信号转换为电压信号v_o1输出。

此外，在一个具体示例中，所述第一有源电感单元包括第四MOS晶体管、第三电阻和第一电容；

所述第四MOS晶体管的源极分别连接所述第一电容的一端、所述第三MOS晶体管的漏极和所述放大器的输出端，所述第一电容的另一端分别连接所述第四MOS晶体管的栅极和所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接所述第四MOS晶体管的漏极和所述电源。

第一有源电感单元包括一个工作于饱和区的第四MOS晶体管、用于调节有源电感大小的第三电阻和第一电容；所述电压信号v_o1连接至第四MOS晶体管的源级，并加载至第一电容的一端；第一电容的另一端连接至第四MOS晶体管的栅极，并加载至第三电阻的一端；第三电阻的另一端连接至电源电压VDD，并加载至第四MOS晶体管的漏极，电源电压VDD控制第四MOS晶体管的漏极偏置电压，使第四MOS晶体管工作于饱和区。

此外，在一个具体示例中，所述第一源跟随器包括第五MOS晶体管和第四电阻；

所述第五MOS晶体管的栅极分别连接所述放大器的输出端和所述第一电阻的一端，所述第五MOS晶体管的漏极连接所述电源，所述第五MOS晶体管的源极分别连接所述第一源跟随器的输出端和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地。

第一源跟随器包括一个构成源跟随器的第五MOS晶体管和第四电阻；所述电压信号v_o1加载至第五MOS晶体管的栅极，随后通过与第五MOS晶体管源极相连的第四电阻，将第五MOS晶体管的源级电流信号转换为电压信号v_o2输出。

此外，在一个具体示例中，所述共源放大器包括第六MOS晶体管和第二有源电感单元；

所述第六MOS晶体管的源极接地，所述第六MOS晶体管的栅极连接所述第一源跟随器的输出端，所述第六MOS晶体管的漏极分别连接所述第二有源电感单元的一端和所述共源放大器的输出端，所述第二有源电感单元的另一端连接所述电源。

共源放大器包括一个用于电压放大的第六MOS晶体管、用于频率拓展的第二有源电感单元；所述电压信号v_o2加载至第六MOS晶体管的栅极，随后通过与第六MOS晶体管漏极相连的第二有源电感单元，将第六MOS晶体管的漏极电流信号转换为电压信号v_o3输出。

此外，在一个具体示例中，所述第二有源电感单元包括第七MOS晶体管、第五电阻和第二电容；

所述第七MOS晶体管的源极分别连接所述第二电容的一端、所述第六MOS晶体管的漏极和所述共源放大器的输出端，所述第二电容的另一端分别连接所述第七MOS晶体管的栅极和所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端分别连接所述第七MOS晶体管的漏极和所述电源。

第二有源电感单元包括一个工作于饱和区的第七MOS晶体管、用于调节电感大小的第五电阻和第二电容；所述电压信号v_o3连接至第七MOS晶体管的源级，并加载至第二电容的一端；第二电容的另一端连接至第七MOS晶体管的栅极，并加载至第五电阻的一端；第五电阻的另一端连接至电源电压VDD，并加载至第七MOS晶体管的漏极，电源电压VDD控制第七MOS晶体管的漏极偏置电压，使第七MOS晶体管工作于饱和区。

此外，在一个具体示例中，所述第二源跟随器包括第八MOS晶体管和第六电阻；

所述第八MOS晶体管的栅极分别连接所述共源放大器的输出端和所述第一电阻的另一端，所述第八MOS晶体管的漏极连接所述电源，所述第八MOS晶体管的源极分别连接第二源跟随器的输出端和所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地。

第二源跟随器包括一个构成源跟随器的第八MOS晶体管和第六电阻；所述电压信号v_o3加载至第八MOS晶体管的栅极，随后通过与第八MOS晶体管源极相连的第六电阻，将第八MOS晶体管的源级输出电流信号转换为电压信号v_out。

此外，在一个具体示例中，所述信号接收前端还包括设置在所述低噪声差分放大器和所述频率拓展电路之间的缓冲器，所述低噪声差分放大器的输出端连接所述缓冲器的输入端，所述缓冲器的输出端连接所述放大器的第二输入端。

所述缓冲器的作用是增强低噪声差分放大器的输出驱动能力、隔离后级电路的影响、实现与后级电路的阻抗匹配以及为后级电路提供稳定的直流偏置电压。

为了更好地理解上述设备，以下详细阐述一个本发明微弱信号接收前端的应用实例。

如图2所示，所述微弱信号接收前端可以包括通断控制单元102、低噪声差分放大器103、频率拓展电路101，所接收的电压信号送入所述低噪声差分放大器103的输入端，所述低噪声差分放大器103的输出端连接至所述频率拓展电路101的第二输入端；所接收的电流信号送入所述通断控制单元102的输入端，所述通断控制单元102的输出端连接至所述频率拓展电路101的第一输入端，所述频率拓展电路101输出相应的电压信号。

当接收到信号为电流信号i_in时，将控制信号Ctrl置于高电平使通断控制单元102处于导通状态，电流信号i_in通过通断控制单元102送入频率拓展电路101的第一输入端，频率拓展电路101实现对信号i_in放大，并输出电压信号v_out；当接收到信号为电压信号时，将控制信号Ctrl置于低电平使通断控制单元102处于截止状态，电压信号通过低噪声差分放大器103放大、滤波后转换为单端电压信号v_in，单端电压信号v_in中包含了所需的电压信号及额外叠加的直流分量，最终将单端电压信号v_in送入频率拓展电路101的第二输入端，频率拓展电路101实现对信号v_in的接收和放大，并输出电压信号v_out。

所述频率拓展电路101由放大器、第一源跟随器、共源放大器、第二源跟随器和第一电阻(R1)构成，所述频率拓展电路101放大器的输出连接至所述频率拓展电路101第一源跟随器的输入，所述频率拓展电路101第一源跟随器的输出连接至所述频率拓展电路101共源放大器的输入，所述频率拓展电路101共源放大器的输出连接至所述频率拓展电路101第二源跟随器的输入。在所述频率拓展电路101放大器的输出端和共源放大器的输出端之间接入第一电阻(R1)(传统结构中反馈电阻接在第一级的输出端和第四级输出端，这将严重影响第四级输出节点的瞬态响应)。

所述频率拓展电路101放大器包括一个完成电压输入的第一MOS晶体管(M1)、用于提高增益的第二MOS晶体管(M2)、完成电流输入的第三MOS晶体管(M3)、用于频率拓展的第一有源电感单元(有源电感单元L1)以及用于直流偏置的和第二电阻(R2)；所述第二输入端连接至所述第一MOS晶体管(M1)的栅极，所述第一输入端连接至所述第一MOS晶体管(M1)的漏极，并加载至所述第二MOS晶体管(M2)的栅极和所述第三MOS晶体管(M3)的源极；所述第二MOS晶体管(M2)的漏极连接至所述第二电阻(R2)一端，并加载至所述第三MOS晶体管(M3)的栅极；所述第二电阻(R2)另一端连接至电源电压VDD，所述电源电压VDD通过所述第二电阻R2控制所述第二MOS晶体管(M2)的漏极偏置电压，使所述第二MOS晶体管(M2)工作于饱和区；随后通过与所述第三MOS晶体管(M3)漏极相连的所述第一有源电感单元(有源电感单元L1)将所述第三MOS晶体管(M3)的漏极电流信号转换为电压信号v_o1输出。

所述第一有源电感单元(有源电感单元L1)包括一个工作于饱和区的第四MOS晶体管(M4)、用于调节有源电感大小的第三电阻(R3)和第一电容(C1)；所述电压信号v_o1连接至所述第四MOS晶体管(M4)的源级，并加载至所述第一电容(C1)的一端；所述第一电容(C1)的另一端连接至所述第四MOS晶体管(M4)的栅极，并加载至所述第三电阻(R3)的一端；所述第三电阻(R3)的另一端连接至所述电源电压VDD，并加载至所述第四MOS晶体管(M4)的漏极，所述电源电压VDD控制所述第四MOS晶体管(M4)的漏极偏置电压，使所述第四MOS晶体管(M4)工作于饱和区。

所述频率拓展电路101第一源跟随器包括一个构成源跟随器的第五MOS晶体管(M5)和第四电阻(R4)；所述电压信号v_o1加载至所述第五MOS晶体管(M5)的栅极，随后通过与所述第五MOS晶体管(M5)源极相连的第四电阻(R4)，将所述第五MOS晶体管(M5)的源级电流信号转换为电压信号v_o2输出。

所述频率拓展电路101共源放大器包括一个用于电压放大的第六MOS晶体管(M6)、用于频率拓展的第二有源电感单元(有源电感单元L2)；所述电压信号v_o2加载至所述第六MOS晶体管(M6)的栅极，随后通过与所述第六MOS晶体管(M6)漏极相连的所述第二有源电感单元(有源电感单元L2)，将所述第六MOS晶体管(M6)的漏极电流信号转换为电压信号v_o3输出。

所述第二有源电感单元(有源电感单元L2)包括一个工作于饱和区的第七MOS晶体管(M7)、用于调节电感大小的第五电阻(R5)和第二电容(C2)；所述电压信号v_o3连接至所述第七MOS晶体管(M7)的源级，并加载至所述第二电容(C2)的一端；所述第二电容(C2)的另一端连接至所述第七MOS晶体管(M7)的栅极，并加载至所述第五电阻(R5)的一端；所述第五电阻(R5)的另一端连接至所述电源电压VDD，并加载至所述第七MOS晶体管(M7)的漏极，所述电源电压VDD控制所述第七MOS晶体管(M7)的漏极偏置电压，使所述第七MOS晶体管(M7)工作于饱和区。

所述频率拓展电路101第二源跟随器包括一个构成源跟随器的第八MOS晶体管(M8)和第六电阻(R6)；所述电压信号v_o3加载至所述第八MOS晶体管(M8)的栅极，随后通过与所述第八MOS晶体管(M8)源极相连的第六电阻(R6)，将所述第八MOS晶体管(M8)的源级输出电流信号转换为电压信号v_out。

还包括设置在所述低噪声差分放大器和所述频率拓展电路之间的缓冲器，所述低噪声差分放大器的输出端连接所述缓冲器的输入端，所述缓冲器的输出端连接所述放大器的第二输入端，缓冲器的作用是增强所述低噪声差分放大器的输出驱动能力、隔离后级电路的影响、实现与后级电路的阻抗匹配以及为后级电路提供稳定的直流偏置电压，本实施例缓冲器内置在所述低噪声差分放大器中，原低噪声差分放大器输出端连接缓冲器的输入端，缓冲器的输出端连接放大器的第二输入端。

所述频率拓展电路101放大器的关键在于，通过调节有源电感单元L1等效电感的大小来改变放大器传递函数的零、极点的位置，进而拓展所述频率拓展电路第一级带宽，从而使所述频率拓展电路101放大器能够处理的所述电流信号或电压信号频率更高。另外采用有源电感L1并联峰化技术可减小信号通路上的网络时延，进而降低了电路的群时延，避免了信号失真。为了减小所述频率拓展电路101共源放大器的等效输入电容对电路带宽的影响，在图2所述频率拓展电路101第一和共源放大器的之间加入第一源跟随器，而不是放大器的输出直接连接到共源放大器的输入端，这样可以将放大器输出节点的等效密勒电容由(1-A₃)C_gs6变(1-A₂)C_gs5，又因为C_gs6和C_gs5的大小为同一数量级，C_gs6为第六集成MOS晶体管的栅极和源极的结电容，C_gs5为第五集成MOS晶体管的栅极和源极的结电容，且共源放大器的增益A₃远大于1，第一源跟随器的增益A₂小于1，所以本设计引入的第一源跟随器有效地避免了等效密勒电容对带宽的限制。此外，第一源跟随器的输出阻抗随着频率的增加而逐渐变大，也就是表现出部分电感特性，可以对第一源跟随器的输出节点的电容起到一定的抵消作用，进一步的拓展电路的带宽。在图2所述频率拓展电路101共源放大器结构中，通过引入有源电感单元L2，可以进一步拓展整个接收前端的带宽。所述频率拓展电路第二源跟随器能够起到阻抗变换和电平位移的作用。

在图2所述频率拓展电路101放大器的输出端和共源放大器的输出端之间引入第一电阻(R1)，这样使得第三MOS晶体管(M3)的漏极电阻由原来的Z_L1变为其中Z_L1表示有源电感单元L1的等效阻抗，Z_L2表示有源电感单元L2的等效阻抗，g_m6为第六集成MOS晶体管的栅源跨导，因此第三MOS晶体管(M3)的漏极阻抗大大减小，从而更进一步的拓展电路的带宽。

图3为如上述有源电感单元L1和L2所述的一个有源电感单元的结构示意图，图4为图3所示有源电感单元的等效电路，为了简化计算，同时由于MOS晶体管(M₀)的C_gs＞＞C_gd，C_gs＞＞C_ds且g_m0＞＞g_ds，C_gs为集成MOS晶体管(M0)栅极和源极的结电容，C_gd为集成MOS晶体管(M0)栅极和漏极的结电容，C_ds为集成MOS晶体管(M0)漏极和源极的结电容，g_m0为集成MOS晶体管(M0)的栅源跨导，g_ds为集成MOS晶体管(M0)的漏源跨导，可以忽略C_gd、C_ds、g_ds，根据简化后的小信号等效模型，推出有源电感单元的等效阻抗为：

$Z_{in}=\frac{1+{\mathrm{sR}}_0(C_0+C_{gs})}{s(C_0+C_{gs})+g_{m0}}=sL//R_{01}+R_{02}$

其中：

s＝jω(复数变量)

$L=\frac{(C_0+C_{gs})}{g_{m0}}(R_0-\frac{1}{g_{m0}})$

$R_{01}=R_0-\frac{1}{g_{m0}}$

$R_{02}=\frac{1}{g_{m0}}$

设计中只要保证电阻R₀₁>0，就能使MOS晶体管M₀的源极输出阻抗Z_in随频率的增大而增大呈电感特性，从而构成一个谐振回路。同时，可以通过调整电阻R₀和C₀的大小来改变电感值，以获得合适的谐振峰，从而达到拓展电路带宽的目的。

图5为图2的一个应用实例图，图5中52表示图2所述微弱信号接收前端的实施实例。传感器51实现对被探测信息的采集，同时完成电学转换，并输出电流i_in或者电压v_in，52完成对电流i_in或者电压v_in信号的滤波、放大，输出信号u_n，53完成对信号u_n的模数转换，并实现与计算机54的通信，通过计算机54内部上位机对PC_data数据处理，最终完成对探测的信息的采集、处理和分析，可采集信号的通频带宽度为0～500MHz。

从以上描述可知，本实施例采用有源电感峰化技术，无需平面螺旋电感，从而极大的拓展电路的带宽同时大大减小了芯片面积；引入源跟随器和负反馈改变系统传递函数零、极点的位置，进一步拓宽频带；采用同一种拓频电路实现电压和电流信号的接收，并不是对单一的电流接收电路和电压接收电路进行集成，从而有效降低传统微弱信号接收前端的复杂度和实现难度，而且整个接收前端可以完全用集成电路CMOS工艺实现，所以很适合集成于SOC芯片，具有良好的推广价值。

一个实施例中基于所述的微弱信号接收前端的微弱信号接收方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S601：所述放大器输入电流信号或电压信号；

步骤S602：所述放大器根据所述电流信号或电压信号输出第一级频带拓展信号到所述第一源跟随器和所述第一电阻的一端；

步骤S603：所述第一源跟随器根据所述第一级频带拓展信号输出第二级频带拓展信号到所述共源放大器；

步骤S604：所述共源放大器根据所述第二级频带拓展信号输出第三级频带拓展信号到所述第二源跟随器和所述第一电阻的另一端；

步骤S605：所述第二源跟随器根据所述第三级频带拓展信号输出第四级频带拓展信号。

从以上描述可知，本发明微弱信号接收方法，对接收前端的带宽进行有效拓展，无需平面螺旋电感实现对电路带宽拓展，大大减小芯片面积，引入源跟随器和负反馈改变系统传递函数零、极点的位置，进一步拓宽频带，整个接收前端可以完全用集成电路CMOS工艺实现，所以很适合集成于SOC芯片，具有良好的推广价值。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微弱信号接收前端，其特征在于，包括频率拓展电路，所述频率拓展电路包括放大器、第一源跟随器、共源放大器、第二源跟随器和第一电阻；

所述放大器的输出端连接所述第一源跟随器的输入端，所述第一源跟随器的输出端连接所述共源放大器的输入端，所述共源放大器的输出端连接所述第二源跟随器的输入端，所述第一电阻的一端连接所述放大器的输出端，所述第一电阻的另一端连接所述共源放大器的输出端；

所述放大器的输入端输入电流信号或电压信号，所述放大器输出第一级频带拓展信号到所述第一源跟随器和所述第一电阻的一端，所述第一源跟随器输出第二级频带拓展信号到所述共源放大器，所述共源放大器输出第三级频带拓展信号到所述第二源跟随器和所述第一电阻的另一端，所述第二源跟随器输出第四级频带拓展信号。

2.根据权利要求1所述的微弱信号接收前端，其特征在于，还包括通断控制单元，所述通断控制单元的输出端连接所述放大器的第一输入端。

3.根据权利要求2所述的微弱信号接收前端，其特征在于，还包括低噪声差分放大器，所述低噪声差分放大器的输出端连接所述放大器的第二输入端。

4.根据权利要求3所述的微弱信号接收前端，其特征在于，所述放大器包括第一MOS晶体管、第二MOS晶体管、第三MOS晶体管、第一有源电感单元和第二电阻；

所述第一输入端分别连接所述第一MOS晶体管的漏极、所述第二MOS晶体管的栅极和所述第三MOS晶体管的源极，所述第二输入端连接所述第一MOS晶体管的栅极，所述第一MOS晶体管的源极和所述第二MOS晶体管的源极接地，所述第二MOS晶体管的漏极分别连接所述第二电阻的一端和所述第三MOS晶体管的栅极，所述第二电阻的另一端连接电源，所述第三MOS晶体管的漏极分别连接所述第一有源电感单元的一端和所述放大器的输出端，所述第一有源电感单元的另一端连接所述电源。

5.根据权利要求4所述的微弱信号接收前端，其特征在于，所述第一有源电感单元包括第四MOS晶体管、第三电阻和第一电容；

所述第四MOS晶体管的源极分别连接所述第一电容的一端、所述第三MOS晶体管的漏极和所述放大器的输出端，所述第一电容的另一端分别连接所述第四MOS晶体管的栅极和所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接所述第四MOS晶体管的漏极和所述电源。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的微弱信号接收前端，其特征在于，所述第一源跟随器包括第五MOS晶体管和第四电阻；

所述第五MOS晶体管的栅极分别连接所述放大器的输出端和所述第一电阻的一端，所述第五MOS晶体管的漏极连接所述电源，所述第五MOS晶体管的源极分别连接所述第一源跟随器的输出端和所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的微弱信号接收前端，其特征在于，所述共源放大器包括第六MOS晶体管和第二有源电感单元；

所述第六MOS晶体管的源极接地，所述第六MOS晶体管的栅极连接所述第一源跟随器的输出端，所述第六MOS晶体管的漏极分别连接所述第二有源电感单元的一端和所述共源放大器的输出端，所述第二有源电感单元的另一端连接所述电源。

8.根据权利要求7所述的微弱信号接收前端，其特征在于，所述第二有源电感单元包括第七MOS晶体管、第五电阻和第二电容；

所述第七MOS晶体管的源极分别连接所述第二电容的一端、所述第六MOS晶体管的漏极和所述共源放大器的输出端，所述第二电容的另一端分别连接所述第七MOS晶体管的栅极和所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端分别连接所述第七MOS晶体管的漏极和所述电源。

9.根据权利要求8所述的微弱信号接收前端，其特征在于，所述第二源跟随器包括第八MOS晶体管和第六电阻；

所述第八MOS晶体管的栅极分别连接所述共源放大器的输出端和所述第一电阻的另一端，所述第八MOS晶体管的漏极连接所述电源，所述第八MOS晶体管的源极分别连接第二源跟随器的输出端和所述第六电阻的一端，所述第六电阻的另一端接地。

10.一种基于权利要求1至9中任意一项所述的微弱信号接收前端的微弱信号接收方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述放大器输入电流信号或电压信号；

所述放大器根据所述电流信号或电压信号输出第一级频带拓展信号到所述第一源跟随器和所述第一电阻的一端；

所述第一源跟随器根据所述第一级频带拓展信号输出第二级频带拓展信号到所述共源放大器；

所述共源放大器根据所述第二级频带拓展信号输出第三级频带拓展信号到所述第二源跟随器和所述第一电阻的另一端；

所述第二源跟随器根据所述第三级频带拓展信号输出第四级频带拓展信号。