CN110350878B - 一种高灵敏度电流放大电路及其芯片 - Google Patents

一种高灵敏度电流放大电路及其芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN110350878B
CN110350878B CN201910537066.7A CN201910537066A CN110350878B CN 110350878 B CN110350878 B CN 110350878B CN 201910537066 A CN201910537066 A CN 201910537066A CN 110350878 B CN110350878 B CN 110350878B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pmos device
twenty
pmos
drain
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910537066.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110350878A (zh
Inventor
邓自然
黄宇传
姜亚敏
王书方
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan City Shunde District Smc Multi Media Product Co ltd
Original Assignee
Foshan City Shunde District Smc Multi Media Product Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foshan City Shunde District Smc Multi Media Product Co ltd filed Critical Foshan City Shunde District Smc Multi Media Product Co ltd
Priority to CN201910537066.7A priority Critical patent/CN110350878B/zh
Publication of CN110350878A publication Critical patent/CN110350878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110350878B publication Critical patent/CN110350878B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H03F1/0211—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/26—Modifications of amplifiers to reduce influence of noise generated by amplifying elements
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/211—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only using a combination of several amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/20—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers
    • H03F3/21—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/213—Power amplifiers, e.g. Class B amplifiers, Class C amplifiers with semiconductor devices only in integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
    • H03F2200/372—Noise reduction and elimination in amplifier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高灵敏度电流放大电路及其芯片，包括电流放大模块、高低电平输出模块和电压转换单元；电流放大模块，通过两组PMOS管构成的电流复制电路对电路电流进行放大，包括上级PMOS管组和下级PMOS管组；高低电平输出模块，由PMOS管和NMOS管组成的高低电平触发器；电压转换单元，电压转换单元采用外置电阻R3进行转换，本发明提供一种可以实现电流快速放大，并且兼容数电和模电两种电路模式，放大电路工作区间宽，且放大倍数可控的电流放大电路及其芯片。

Description

一种高灵敏度电流放大电路及其芯片
技术领域
本发明涉及电流放大领域，尤其涉及一种高灵敏度电流放大电路及其芯片。
背景技术
光电探测器通过光电效应来捕获光的辐射能量，输出微弱的电流信号，实现了光信号到电信号的转换。光电流等微弱信号测量领域,测量微弱信号过程中极易受到环境因素的干扰,严重时微弱信号甚至会被淹没在背景噪声中。在这种微弱信号的测量中,某个环节的一个微小缺陷就会使测量精度严重恶化，由于探测器输出的电流信号很微弱，必须对信号进行放大然后再传输。因为背景噪声、电路噪声、元器件噪声的影响，要输出精确的放大电压输出信号有较大的难度况且微弱的电压信号并不适宜远距离传输到数据采集/读取模块，同时传输路径上易引入噪声影响。
在高速传感集成电路中，传感器接收其他非电信号后产生的往往是微弱的电流信号，同时，这些传感器前端寄生电容较大。尤其在高速光电集成电路中，光电二极管接收到光信号后产生微弱的电流信号。如公开号为JP2001388559A所描述的一种放大电路，为了便于后级电路处理信息，需要将电流信号转化为适当幅值的电压信号，因此要求前级弱电流检测电路具有较大的增益；而考虑到传感器前端寄生电容，特别是电容较大的情况下，使得整体电路不能同时获得高的增益和大的带宽，尤其在要求整体电路具有较好的噪声性能情况下，增益和带宽的折中更加明显。
如公告号为US20020158685A1专利描述的调节式共栅共源电路结构，虽然能较好的隔离前端传感器的寄生电容，但是噪声性能差，其他电流检测电路只适用于寄生电容较小的情况。
发明内容
针对现有电流放大电路转换速度慢、灵敏度低的缺点，本发明提供一种可以实现电流可以快速放大，并且兼容数电和模电两种电路模式，放大电路工作区间宽，且放大倍数可控的电流放大电路及其芯片。
一种高灵敏度电流放大电路，第一输入电流源，负责接收电流信号，然后往电流放大模块输入电流信号；电流放大模块，负责接收第一输入电流源输入的电流信号，然后通过两组PMOS管构成的电流复制电路对电流信号进行放大；电压转换单元，负责对经过电流放大模块放大后的电流转换为指定电压；高低电平输出模块，负责对调整后的电压信号转变为高低电平信号输出；所述第一输入电流源的输入端与电流放大模块的输入端连接，电流放大模块输出端与电压转换单元和高低电平输出模块连接。
优选的，所述电流放大模块设置有第一电源输入端、第一输入端I-IN和第一输出端V-R，所述第一电源输入端与电源连接，第一输入端I-IN与第一输入电流源的输入端连接，第一输出端V-R与电压转换单元的一端连接，所述电压转换单元的另一端接地，所述高低电平输出模块设置有第二电源输入端、第二输入端V-VIN、第二输出端和第三输出端VOUT，所述第二电源输入端与电源连接，第一输出端V-R与第二输入端V-VIN连接，所述第二输出端接地。
优选的，所述上级PMOS管组包括第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21，所述第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的源极相互连接并作为第一电源输入端与电源连接；第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的栅极相互连接并作为第一输出端V-R与外置电阻R3的一端连接。
优选的，所述下级PMOS管组包括第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22，所述第二PMOS器件Q2的源极与第一PMOS器件Q1的漏极连接，第二PMOS器件Q2的漏极与第一PMOS器件Q1的漏极连接并连接于第一电阻的一端，第四PMOS器件Q4的源极与第三PMOS器件Q3的漏极连接，第六PMOS器件Q6的源极与第五PMOS器件Q5的漏极连接，第八PMOS器件Q8的源极与第七PMOS器件Q7的漏极连接，第十PMOS器件Q10的源极与第九PMOS器件Q9的漏极连接，第十二PMOS器件Q12的源极与第十一PMOS器件的Q11的漏极连接，第十四PMOS器件Q14的源极与第十三PMOS器件的漏极连接，第十六PMOS器件Q16的源极与第十五PMOS器件的漏极Q15连接，第十八PMOS器件Q18的源极与第十七PMOS器件Q17的漏极连接，第二十PMOS器件Q20的源极与第十九PMOS器件Q19的漏极连接，第二十二PMOS器件Q22的源极与第二十一PMOS器件Q21的漏极连接，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的栅极与第一电阻的另一端连接并作为第一输入端I-IN，第一电流源的输出端接地，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的漏极相互连接并作为第一输出端V-R。
优选的，所述高低电平输出模块包括第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26、第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30，所述第二十三PMOS器件Q23的源极和第二十九PMOS器件Q29的源极与电源连接，第二十三PMOS器件Q23的漏极与第二十四PMOS器件Q24的源极和第二十七PMOS器件Q27的源极连接，第二十七PMOS器件Q27的漏极接地，所述第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26的栅极相互连接并作为第二输入端VIN，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极与第二十五NMOS器件Q25的源极连接，第二十五NMOS器件Q25的漏极与第二十六NMOS器件Q26的源极和第二十八NMOS器件Q28的漏极连接，第二十八NMOS器件Q28的源极作为第二电源输入端与电源连接，第二十六NMOS器件Q26的漏极与第三十NMOS器件Q30的漏极连接并接地，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极还与第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30的栅极连接，第二十九PMOS器件Q29的漏极与第三十NMOS器件Q30的源极连接并作为第二输出端VOUT。
另一方面，本发明还包括一种芯片，包括以上所述的一种高灵敏电流放大电路。
本发明所取得的有益效果是：
1、速度快，电流放大效率高；
2、适用于对微安级的微小电流的检测和放大；
3、适用于多种模式电路，放大电路高度集成，包含数电、模电两种电路模式；
4、可控性高，通过控制集成电阻的阻值，可控制放大倍数阈值。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明电流放大模块的示意图；
图3为本发明的高低电平输出模块的示意图；
图4a-4b为本发明高低电平输出模块的电压关系图；
图5为本发明0.25um工艺VCC＝3V的仿真波形图；
图6为本发明0.25um工艺VCC＝5V的仿真波形图；
图7为本发明0.18um工艺VCC＝3V的仿真波形图；
图8为本发明0.18um工艺VCC＝5V的仿真波形图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1至图3所示一种高灵敏电流放大电路，包括电流放大模块、高低电平输出模块和电压转换单元；电流放大模块，通过两组PMOS管构成的电流复制电路对电路电流进行放大，包括上级PMOS管组和下级PMOS管组；高低电平输出模块，由PMOS管和NMOS管组成的高低电平触发器；电压转换单元，包括外置电阻R3，在本实施方式中将阻值设置为13kΩ。
所述上级PMOS管组包括第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21，所述第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的源极相互连接并与电源连接；第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的栅极相互连接并与第一电阻的一端连接；
所述下级PMOS管组包括第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22，所述第二PMOS器件Q2的源极与第一PMOS器件Q1的漏极连接，第二PMOS器件Q2的漏极与第一PMOS器件Q1的漏极连接并连接于第一电阻的一端，第四PMOS器件Q4的源极与第三PMOS器件Q3的漏极连接，第六PMOS器件Q6的源极与第五PMOS器件Q5的漏极连接，第八PMOS器件Q8的源极与第七PMOS器件Q7的漏极连接，第十PMOS器件Q10的源极与第九PMOS器件Q9的漏极连接，第十二PMOS器件Q12的源极与第十一PMOS器件的Q11的漏极连接，第十四PMOS器件Q14的源极与第十三PMOS器件的漏极连接，第十六PMOS器件Q16的源极与第十五PMOS器件的漏极Q15连接，第十八PMOS器件Q18的源极与第十七PMOS器件Q17的漏极连接，第二十PMOS器件Q20的源极与第十九PMOS器件Q19的漏极连接，第二十二PMOS器件Q22的源极与第二十一PMOS器件Q21的漏极连接，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的栅极与第一电阻的另一端连接并作为第一输入端I-IN，第一输入端I-IN与第一电流源I4的输入端连接，第一电流源I4的输出端接地，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的漏极相互连接并作为第一输出端V-R。
所述高低电平输出模块包括第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26、第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30，所述第二十三PMOS器件Q23的源极和第二十九PMOS器件Q29的源极与电源连接，第二十三PMOS器件Q23的漏极与第二十四PMOS器件Q24的源极和第二十七PMOS器件Q27的源极连接，第二十七PMOS器件Q27的漏极接地，所述第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26的栅极相互连接并作为第二输入端VIN，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极与第二十五NMOS器件Q25的源极连接，第二十五NMOS器件Q25的漏极与第二十六NMOS器件Q26的源极和第二十八NMOS器件Q28的漏极连接，第二十八NMOS器件Q28的源极与电源连接，第二十六NMOS器件Q26的漏极与第三十NMOS器件Q30的漏极连接并接地，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极还与第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30的栅极连接，第二十九PMOS器件Q29的漏极与第三十NMOS器件Q30的源极连接并作为第二输出端VOUT。
所述第一输出端V-R与第二输出端VIN和第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地。
另一方面，本实施例还提供或公开了一种芯片，其包括以上所述的一种高灵敏电流放大电路。
从以上实施例中可以看出本发明的以下优点：2.结构简单，电流直接放大，无需进行电流电压转换；
如图4a-4b所示，高低电平输出模块的输入电压VI，输出电压VOUT与阈值电压VTH、VTL的关系为：
VI＜VTL时，VO＝-Vsat，VI＞VTH时，VO＝Vsat。
为了测试具体电路的电流放大参数，输入交变电流模拟PIN，产生的矩形波交变电流替代感应光电流，交变电流的具体参数如表1所示：
周期 占空比 高电流 低电流 上升时间 下降时间
10us 50％ 20uA 50nA 100ns 100ns
表1
如无特殊标明，以下所述的0.25和0.18工艺的单位均为um。
在采用0.25工艺，VCC电压3V情况下，对PIN偏置电压V_PIN、放大器输出电压V_OP和最终IC输出电压PIN_PULSE进行仿真，具体数值变化如图4所示，仿真结果详细数据如表2所示：
参数 值
PIN工作偏置电压 1.83V
电流放大模块输出电流(高) 197uA
电流放大模块输出电流(低) ≈1uA
VTH 1.599V
VTL 1.04V
输出电压上升时间Tr(10％->90％) 349ns
输出电压下降时间Tf(90％->10％) 154ns
表2
在采用0.25工艺，VCC电压5V情况下，对PIN偏置电压V_PIN、放大器输出电压V_OP和最终IC输出电压PIN_PULSE进行仿真，具体数值变化如图5所示，仿真结果详细数据如表3所示：
Figure BDA0002101505100000061
Figure BDA0002101505100000071
表3
在采用0.18工艺，VCC电压3V情况下，对PIN偏置电压V_PIN、放大器输出电压V_OP和最终IC输出电压PIN_PULSE进行仿真，具体数值变化如图6所示，仿真结果详细数据如表4所示：
参数 值
PIN工作偏置电压 1.74V
电流放大模块输出电流(高) 198.6uA
电流放大模块输出电流(低) 0.584uA
VTH 1.7V
VTL 1.1V
输出电压上升时间Tr(10％->90％) 105ps
输出电压下降时间Tf(90％->10％) 153ps
表4
在采用0.18工艺，VCC电压5V情况下，对PIN偏置电压V_PIN、放大器输出电压V_OP和最终IC输出电压PIN_PULSE进行仿真，具体数值变化如图7所示，仿真结果如表5所示：
参数 值
PIN工作偏置电压 3.74V
电流放大模块输出电流(高) 200.7uA
电流放大模块输出电流(低) 0.677uA
VTH 2.49V
VTL 1.73V
输出电压上升时间Tr(10％->90％) 71ps
输出电压下降时间Tf(90％->10％) 302ps
表5
综上所述，当工作范围为3V和5V，电流放大模块对电流都有显著的放大效果，而且从本发明实施结果可以看出本发明具备以下优点：
1.速度快，电流放大效率高；
2.结构简单，电流直接放大，无需进行电流电压转换；
3.适用于对微安级微的小电流的检测和放大；
4.适用于多种模式电路，放大电路高度集成，包含数电、模电两种电路模式；
5.可控性，通过控制集成电阻的阻值，可控制放大倍数阈值；
6.工作范围3V～5V区间，不影响放大倍数；
7.高灵敏，电路具有高灵敏度。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (5)

1.一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，包括：
依次连接的第一输入电流源、电流放大模块、电压转换单元和高低电平输出模块；
其中，所述第一输入电流源，用于生成电流信号；
所述电流放大模块，用于接收第一输入电流源输入的电流信号，然后通过两组PMOS管构成的电流复制电路对所述电流信号进行放大；
所述电压转换单元，用于将经过电流放大模块放大后的所述电流信号转换为指定电压的电压信号；
所述高低电平输出模块，用于将所述的电压信号转变为高低电平信号输出；
所述电流放大模块设置有第一电源输入端、第一输入端I-IN和第一输出端V-R，所述第一电源输入端与电源连接，第一输入端I-IN与第一输入电流源连接；
所述电流放大模块还包括上级PMOS管组和下级PMOS管组；
所述上级PMOS管组包括第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21，所述第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的源极相互连接并作为第一电源输入端与电源连接；
第一PMOS器件Q1、第三PMOS器件Q3、第五PMOS器件Q5、第七PMOS器件Q7、第九PMOS器件Q9、第十一PMOS器件Q11、第十三PMOS器件Q13、第十五PMOS器件Q15、第十七PMOS器件Q17、第十九PMOS器件Q19和第二十一PMOS器件Q21的栅极相互连接并作为第一输出端V-R与外置电阻R3的一端连接；
所述下级PMOS管组包括第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22，所述第二PMOS器件Q2的源极与第一PMOS器件Q1的漏极连接，第二PMOS器件Q2的漏极与第一PMOS器件Q1的漏极连接并连接于第一电阻的一端，第四PMOS器件Q4的源极与第三PMOS器件Q3的漏极连接，第六PMOS器件Q6的源极与第五PMOS器件Q5的漏极连接，第八PMOS器件Q8的源极与第七PMOS器件Q7的漏极连接，第十PMOS器件Q10的源极与第九PMOS器件Q9的漏极连接，第十二PMOS器件Q12的源极与第十一PMOS器件的Q11的漏极连接，第十四PMOS器件Q14的源极与第十三PMOS器件的漏极连接，第十六PMOS器件Q16的源极与第十五PMOS器件的漏极Q15连接，第十八PMOS器件Q18的源极与第十七PMOS器件Q17的漏极连接，第二十PMOS器件Q20的源极与第十九PMOS器件Q19的漏极连接，第二十二PMOS器件Q22的源极与第二十一PMOS器件Q21的漏极连接，所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的栅极与第一电阻的另一端连接并作为第一输入端I-IN，第一电流源的输出端接地；
所述第二PMOS器件Q2、第四PMOS器件Q4、第六PMOS器件Q6、第八PMOS器件Q8、第十PMOS器件Q10、第十二PMOS器件Q12、第十四PMOS器件Q14、第十六PMOS器件Q16、第十八PMOS器件Q18、第二十PMOS器件Q20和第二十二PMOS器件Q22的漏极相互连接并作为第一输出端V-R；
所述电源输入为3V～5V。
2.如权利要求1所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述高低电平输出模块包括第二电源输入端、第二输入端V-VIN、第二输出端和第三输出端VOUT，所述第二电源输入端与电源连接，第二输入端V-VIN连接与所述的第一输出端V-R连接，所述第二输出端接地。
3.如权利要求1所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述的电压转换单元为外置电阻R3，外置电阻R3的一端与第一输出端V-R连接，外置电阻R3的另一端接地。
4.如权利要求2所述的一种高灵敏度电流放大电路，其特征在于，所述高低电平输出模块包括第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26、第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30，所述第二十三PMOS器件Q23的源极和第二十九PMOS器件Q29的源极与电源连接，第二十三PMOS器件Q23的漏极与第二十四PMOS器件Q24的源极和第二十七PMOS器件Q27的源极连接，第二十七PMOS器件Q27的漏极接地，所述第二十三PMOS器件Q23、第二十四PMOS器件Q24、第二十五NMOS器件Q25、第二十六NMOS器件Q26的栅极相互连接并作为第二输入端VIN，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极与第二十五NMOS器件Q25的源极连接，第二十五NMOS器件Q25的漏极与第二十六NMOS器件Q26的源极和第二十八NMOS器件Q28的漏极连接，第二十八NMOS器件Q28的源极作为第二电源输入端与电源连接，第二十六NMOS器件Q26的漏极与第三十NMOS器件Q30的漏极连接并接地，所述第二十四PMOS器件Q24的漏极还与第二十七PMOS器件Q27、第二十八NMOS器件Q28、第二十九PMOS器件Q29和第三十NMOS器件Q30的栅极连接，第二十九PMOS器件Q29的漏极与第三十NMOS器件Q30的源极连接并作为第二输出端VOUT。
5.一种芯片，包括如权利要求1-4任一项所述的一种高灵敏度电流放大电路。
CN201910537066.7A 2019-06-20 2019-06-20 一种高灵敏度电流放大电路及其芯片 Active CN110350878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910537066.7A CN110350878B (zh) 2019-06-20 2019-06-20 一种高灵敏度电流放大电路及其芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910537066.7A CN110350878B (zh) 2019-06-20 2019-06-20 一种高灵敏度电流放大电路及其芯片

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110350878A CN110350878A (zh) 2019-10-18
CN110350878B true CN110350878B (zh) 2023-05-23

Family

ID=68182565

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910537066.7A Active CN110350878B (zh) 2019-06-20 2019-06-20 一种高灵敏度电流放大电路及其芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110350878B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113484595B (zh) * 2021-07-09 2022-06-10 江南大学 一种用于存内运算的存算单元的电流读出系统及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780212A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 华为技术有限公司 一种运算放大器、电平转换电路以及可编程增益放大器

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2781621A1 (fr) * 1998-07-21 2000-01-28 St Microelectronics Sa Amplificateur de sortie cmos independant de la temperature, de la tension d'alimentation et de la qualite de fabrication de ses transistors
CN103529897B (zh) * 2013-11-01 2015-03-25 东南大学 一种高电源抑制比的纯mos结构电压基准源
JP5958774B2 (ja) * 2014-02-04 2016-08-02 株式会社村田製作所 電力増幅モジュール
CN103873001B (zh) * 2014-03-26 2016-08-17 东南大学 一种低电源电压可编程增益放大器
CN103905006B (zh) * 2014-03-28 2017-10-24 深圳创维－Rgb电子有限公司 一种具有占空比限制功能的d类功放芯片及其装置
CN105591621B (zh) * 2014-10-23 2018-06-15 博通集成电路（上海）股份有限公司 放大器和放大方法
US9607543B2 (en) * 2015-07-29 2017-03-28 Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Driving circuit
CN108775907A (zh) * 2018-06-11 2018-11-09 佛山市顺德区蚬华多媒体制品有限公司 光电传感器电路和光电传感器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103780212A (zh) * 2012-10-25 2014-05-07 华为技术有限公司 一种运算放大器、电平转换电路以及可编程增益放大器

Also Published As

Publication number Publication date
CN110350878A (zh) 2019-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107589316B (zh) 电荷测量电路
CN102323466A (zh) 一种微弱信号采集处理电路
CN103471726B (zh) 飞焦级纳秒脉冲激光能量探测装置
Minafra et al. Test of Ultra Fast Silicon Detectors for picosecond time measurements with a new multipurpose read-out board
Sanuy et al. Wideband (500 MHz) 16 bit dynamic range current mode PreAmplifier for the CTA cameras (PACTA)
CN110350878B (zh) 一种高灵敏度电流放大电路及其芯片
Hernandez et al. A monolithic 32-channel front end and DSP ASIC for gaseous detectors
Raymond et al. The MGPA electromagnetic calorimeter readout chip for CMS
KR20080111494A (ko) 전력 인가 회로 및 시험 장치
Gajanana et al. ASIC design in the KM3NeT detector
US20050275455A1 (en) Method and apparatus for linear low-frequency feedback in monolithic low-noise charge amplifiers
Tan et al. A low-noise and high-accuracy transimpedance amplifier exploiting power-on-calibration technique for LiDAR
CN113702710A (zh) 电阻测试电路及电阻测试方法
Rost et al. A flexible FPGA based QDC and TDC for the HADES and the CBM calorimeters
CN106645910A (zh) 适用于运载火箭电子设备ua级微小电流测试系统及方法
CN109387691A (zh) 飞安级极微小电流线性测量电路
CN205643697U (zh) 一种基于cmos工艺的高速窄脉冲电流放大器
CN108562366A (zh) 一种用于单光子探测器的模拟计数电路
Zubrzycka et al. All-programmable low noise readout ASIC for silicon strip sensors in tracking detectors
Castoldi et al. Experimental qualification of an 8-channel selectable-gain CMOS frontend for Double-Sided Silicon Strip Detectors
CN107064093B (zh) 一种用于癌细胞筛查的荧光光谱测量集成电路
CN111982276A (zh) 一种高精度光功率计实现方法
CN117639920A (zh) 一种信号处理电路、装置及系统
CN110440914B (zh) 一种用于光电检测的降噪系统、aoi检测设备
Fagionato et al. Development of a charge-sensitive preamplifier using commercially available components

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant