CN112953414A - 一种像元级的放大器电路 - Google Patents

一种像元级的放大器电路 Download PDF

Info

Publication number
CN112953414A
CN112953414A CN202110294586.7A CN202110294586A CN112953414A CN 112953414 A CN112953414 A CN 112953414A CN 202110294586 A CN202110294586 A CN 202110294586A CN 112953414 A CN112953414 A CN 112953414A
Authority
CN
China
Prior art keywords
type transistor
drain
source
resistor
pixel
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.)
Pending
Application number
CN202110294586.7A
Other languages
English (en)
Inventor
白涛
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.)
China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center
Original Assignee
China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center
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 China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center filed Critical China North Industries Group Corp No 214 Research Institute Suzhou R&D Center
Priority to CN202110294586.7A priority Critical patent/CN112953414A/zh
Publication of CN112953414A publication Critical patent/CN112953414A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种像元级的放大器电路，包括输入放大级、中间放大级和输出驱动级，所述输入放大级的晶体管漏极与电源VCC之间设置有源负载；所述有源负载包括第五P型晶体管和第六P型晶体管，所述第五P型晶体管的源极与漏极连接后连接电源VCC，所述第六P型晶体管的源极连接电源VCC，所述第五P型晶体管的栅极与第六P型晶体管的栅极连接，所述第六P型晶体管的漏极连接所述输入放大级的晶体管漏极，所述第六P型晶体管的漏极还通过第三电阻连接第五P型晶体管的栅极。采用有源负载代替传统的电阻负载，进而保证了高频增益，实现几个ns脉宽微弱信号的放大。电路结构简单，功耗低，占用面积小，尤其适合像元使用。

Description

一种像元级的放大器电路
技术领域
本发明涉及一种放大器电路结构，具体地涉及一种像元级的放大器电路，可以适用于阵列激光雷达电路。
背景技术
阵列激光雷达电路中的每个像元均包含前置放大器电路和时刻鉴别电路。APD光敏芯片将接收到的激光窄脉冲回波信号转换成电流信号。前置放大器电路对APD输出的电流信号进行放大并转换成一定幅度的电压信号；时刻鉴别电路是对其输出电压进行实时监测，以产生用于记录激光脉冲飞行时间开始和停止的信号。
为了提高探测距离，通常需要压缩激光脉冲宽度来提高单脉冲激光脉冲峰值，对于阵列激光雷达APD探测器，其半峰值宽度一般限制在1ns～3ns；另一方面，远距离目标的回波强度可能非常微弱。因此需要前置放大器电路对APD输出的电流信号进行放大并转换成一定幅度的电压信号。但是现有的放大器电路一般采用电阻负载，无法保证高频增益，并且功耗一般比较大。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供了一种像元级的放大器电路，采用有源负载代替传统的电阻负载，进而保证了高频增益，实现几个ns脉宽微弱信号的放大。
本发明的技术方案是：
一种像元级的放大器电路，包括输入放大级、中间放大级和输出驱动级，所述输入放大级的晶体管漏极与电源VCC之间设置有源负载。
优选的技术方案中，所述有源负载包括第五P型晶体管和第六P型晶体管，所述第五P型晶体管的源极与漏极连接后连接电源VCC，所述第六P型晶体管的源极连接电源VCC，所述第五P型晶体管的栅极与第六P型晶体管的栅极连接，所述第六P型晶体管的漏极连接所述输入放大级的晶体管漏极，所述第六P型晶体管的漏极还通过第三电阻连接第五P型晶体管的栅极。
优选的技术方案中，所述输入放大级还包括第一N型晶体管和第二N型晶体管，所述有源负载连接第二N型晶体管的漏极，所述第二N型晶体管的源极通过第一电阻接地，所述第二N型晶体管的源极连接电流输入端，所述第二N型晶体管的栅极连接第一N型晶体管的漏极，所述第一N型晶体管的漏极还通过第二电阻连接电源VCC，所述第一N型晶体管的栅极连接第二N型晶体管的源极，所述第一N型晶体管的源极接地。
优选的技术方案中，所述中间放大级包括第三P型晶体管和第五电阻，所述第三P型晶体管的栅极连接第二N型晶体管的漏极，所述第三P型晶体管的源极连接电源VCC，所述第三P型晶体管的漏极通过第五电阻接地。
优选的技术方案中，所述输出驱动级包括第四N型晶体管和第六电阻，所述第四N型晶体管的漏极连接电源VCC，所述第四N型晶体管的栅极连接第三P型晶体管的漏极，所述第四N型晶体管的源极通过第六电阻接地，所述第四N型晶体管的源极还连接输出端。
优选的技术方案中，所述第四N型晶体管的源极还通过第四电阻连接所述第三P型晶体管的栅极。
本发明还公开了一种阵列激光雷达电路，包括电路阵列，所述电路阵列的每个像元包括上述像元级的放大器电路和时刻鉴别电路。
与现有技术相比，本发明的优点是：
本发明采用有源负载代替传统的电阻负载，进而保证了高频增益，实现几个ns脉宽微弱信号的放大。电路结构简单，功耗低，占用面积小，尤其适合像元使用。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明像元级的放大器电路的原理图；
图2为本发明像元级的放大器电路的幅频曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1：
一种像元级的放大器电路，包括输入放大级、中间放大级和输出驱动级，所述输入放大级的晶体管漏极与电源VCC之间设置有源负载。
有源负载又称主动式负载，是一种表现出稳流非线性电阻特性的元件或电路。有源负载可以是电路设计中的元件，也可以是一类测试设备。一较佳的实施例中，如图1所示，有源负载包括第五P型晶体管M5和第六P型晶体管M6，第五P型晶体管M5的源极与漏极连接后连接电源VCC，第六P型晶体管M6的源极连接电源VCC，第五P型晶体管M5的栅极与第六P型晶体管M6的栅极连接，第六P型晶体管M6的漏极连接所述输入放大级的晶体管漏极，第六P型晶体管M6的漏极还通过第三电阻R2连接第五P型晶体管M5的栅极。
图1中，M1、M2、M5、M6、R0、R1和R2构成输入放大级；M3和R4构成中间放大级；M4和R5构成输出驱动级。
一较佳的实施例中，输入放大级还包括第一N型晶体管M1和第二N型晶体管M2，所述有源负载连接第二N型晶体管M2的漏极，第二N型晶体管M2的源极通过第一电阻R0接地，第二N型晶体管M2的源极连接电流输入端，第二N型晶体管M2的栅极连接第一N型晶体管M1的漏极，第一N型晶体管M1的漏极还通过第二电阻R1连接电源VCC，第一N型晶体管M1的栅极连接第二N型晶体管M2的源极，第一N型晶体管M1的源极接地。
一较佳的实施例中，中间放大级包括第三P型晶体管M3和第五电阻R4，第三P型晶体管M3的栅极连接第二N型晶体管M2的漏极，第三P型晶体管M3的源极连接电源VCC，第三P型晶体管M3的漏极通过第五电阻R4接地。
一较佳的实施例中，输出驱动级包括第四N型晶体管M4和第六电阻R5，第四N型晶体管M4的漏极连接电源VCC，第四N型晶体管M4的栅极连接第三P型晶体管M3的漏极，第四N型晶体管M4的源极通过第六电阻R5接地，第四N型晶体管M4的源极还连接输出端。
一较佳的实施例中，为了进一步调节增益和带宽，第四N型晶体管M4的源极还通过第四电阻R3连接第三P型晶体管M3的栅极。R3为反馈电阻，调节增益和带宽。
原理说明：
APD输出的窄脉冲电流信号由电阻R0取样，在A点转换为电压信号。M1和R1构成的负反馈提高了M2源级电压的稳定性，降低了共模电流成分对放大器直流工作点的影响。
传统放大器结构中，电源VCC和M2漏端（C）之间均为电阻；在本发明中，采用M5、M6和R2的电路结构代替传统的电阻，以实现高频下的高增益特性，保证几个ns脉宽下信号的正常放大。从M2漏端到VCC的等效阻抗，在低频下为1/gm6；在高频下为R2。其中，gm6为M6的跨导。电路配合电路R3的负反馈作用，进一步扩展带宽。
M3和R4构成的中间放大级进一步提高增益；考虑到放大器后面的电路输入阻抗的因素，由M4和R5构成的驱动电路提供一定驱动能力。
对本发明的放大器电路进行仿真验证，由图2知，本发明的放大器在高频下的增益大于传统的放大器。
实施例2：
本发明还公开了本发明还公开了一种阵列激光雷达电路，包括电路阵列，所述电路阵列的每个像元包括上述像元级的放大器电路和时刻鉴别电路。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种像元级的放大器电路，其特征在于，包括输入放大级、中间放大级和输出驱动级，所述输入放大级的晶体管漏极与电源VCC之间设置有源负载。
2.根据权利要求1所述的像元级的放大器电路，其特征在于，所述有源负载包括第五P型晶体管和第六P型晶体管，所述第五P型晶体管的源极与漏极连接后连接电源VCC，所述第六P型晶体管的源极连接电源VCC，所述第五P型晶体管的栅极与第六P型晶体管的栅极连接，所述第六P型晶体管的漏极连接所述输入放大级的晶体管漏极，所述第六P型晶体管的漏极还通过第三电阻连接第五P型晶体管的栅极。
3.根据权利要求1所述的像元级的放大器电路，其特征在于，所述输入放大级还包括第一N型晶体管和第二N型晶体管，所述有源负载连接第二N型晶体管的漏极，所述第二N型晶体管的源极通过第一电阻接地，所述第二N型晶体管的源极连接电流输入端，所述第二N型晶体管的栅极连接第一N型晶体管的漏极，所述第一N型晶体管的漏极还通过第二电阻连接电源VCC，所述第一N型晶体管的栅极连接第二N型晶体管的源极，所述第一N型晶体管的源极接地。
4.根据权利要求3所述的像元级的放大器电路，其特征在于，所述中间放大级包括第三P型晶体管和第五电阻，所述第三P型晶体管的栅极连接第二N型晶体管的漏极，所述第三P型晶体管的源极连接电源VCC，所述第三P型晶体管的漏极通过第五电阻接地。
5.根据权利要求4所述的像元级的放大器电路，其特征在于，所述输出驱动级包括第四N型晶体管和第六电阻，所述第四N型晶体管的漏极连接电源VCC，所述第四N型晶体管的栅极连接第三P型晶体管的漏极，所述第四N型晶体管的源极通过第六电阻接地，所述第四N型晶体管的源极还连接输出端。
6.根据权利要求5所述的像元级的放大器电路，其特征在于，所述第四N型晶体管的源极还通过第四电阻连接所述第三P型晶体管的栅极。
7.一种阵列激光雷达电路，其特征在于，包括电路阵列，所述电路阵列的每个像元包括上述权利要求1-6任一项所述像元级的放大器电路和时刻鉴别电路。
CN202110294586.7A 2021-03-19 2021-03-19 一种像元级的放大器电路 Pending CN112953414A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110294586.7A CN112953414A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种像元级的放大器电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110294586.7A CN112953414A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种像元级的放大器电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112953414A true CN112953414A (zh) 2021-06-11

Family

ID=76226807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110294586.7A Pending CN112953414A (zh) 2021-03-19 2021-03-19 一种像元级的放大器电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112953414A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1572056A (zh) * 2002-08-07 2005-01-26 松下电器产业株式会社 传感器信号输出电路
JP2009089434A (ja) * 2006-10-27 2009-04-23 Toshiba Corp トリガ信号発生装置、受信機
CN102694511A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 李志鹏 一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器
CN203193572U (zh) * 2012-06-07 2013-09-11 李志鹏 一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器
CN103794188A (zh) * 2014-02-10 2014-05-14 北京京东方显示技术有限公司 一种输出缓冲电路、阵列基板和显示装置
CN105974395A (zh) * 2016-05-16 2016-09-28 中国兵器工业集团第二四研究所苏州研发中心 一种基于cmos工艺的高速窄脉冲电流放大器
CN108562366A (zh) * 2018-04-27 2018-09-21 电子科技大学 一种用于单光子探测器的模拟计数电路
CN109976431A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 北京兆易创新科技股份有限公司 稳压电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1572056A (zh) * 2002-08-07 2005-01-26 松下电器产业株式会社 传感器信号输出电路
JP2009089434A (ja) * 2006-10-27 2009-04-23 Toshiba Corp トリガ信号発生装置、受信機
CN102694511A (zh) * 2012-06-07 2012-09-26 李志鹏 一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器
CN203193572U (zh) * 2012-06-07 2013-09-11 李志鹏 一种用于汽车控制电路的低电压驱动集成电路放大器
CN103794188A (zh) * 2014-02-10 2014-05-14 北京京东方显示技术有限公司 一种输出缓冲电路、阵列基板和显示装置
CN105974395A (zh) * 2016-05-16 2016-09-28 中国兵器工业集团第二四研究所苏州研发中心 一种基于cmos工艺的高速窄脉冲电流放大器
CN109976431A (zh) * 2017-12-27 2019-07-05 北京兆易创新科技股份有限公司 稳压电路
CN108562366A (zh) * 2018-04-27 2018-09-21 电子科技大学 一种用于单光子探测器的模拟计数电路

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
朱文龙;黄世震;林伟;: "一个自偏压互补折叠式共源共栅放大器的设计", 现代电子技术, no. 16, pages 252 - 259 *
黄茜等: "10Gb/s 0.18μm CMOS 光接收机前置放大器", 《电子器件》, vol. 29, no. 1, 26 February 2006 (2006-02-26), pages 29 - 32 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102820857B (zh) 宽带高增益跨阻放大器
Zheng et al. A linear dynamic range receiver with timing discrimination for pulsed TOF imaging LADAR application
JP3541750B2 (ja) 光受信前置増幅器
JP2011228847A (ja) リミッタ装置
CN101788598A (zh) 一种电压峰值检测电路及其工作方法
KR20150146392A (ko) 전달 임피던스 증폭기
US9520844B2 (en) Electromagnetic radiation detection circuit for pulse detection including an amplifying transistor and a coupling capacitor
CN112953414A (zh) 一种像元级的放大器电路
US8330543B2 (en) Differential amplifier
CN110829994A (zh) 一种微弱脉冲信号放大电路
CN101557216B (zh) 比较器及包含该比较器的d类音频功率放大器
US10062947B2 (en) RF transceiver and RF transmitter of the same
WO2005109627A1 (en) Amplifier bias enhancement technique
US20140028353A1 (en) High speed signal detecting circuit and system
US20140320172A1 (en) Current-to-voltage converter and electronic apparatus thereof
KR19990029893A (ko) 펄스출력회로
CN118076908A (zh) 激光雷达测距系统
CN211127736U (zh) 一种微弱脉冲信号放大电路
US7405623B2 (en) Sensing circuit
CN102394609A (zh) 一种窄脉冲电压放大器
CN112363148A (zh) 光电检测电路及光电探测器
CN207798272U (zh) 一种apd噪声抑制电路
CN107425820B (zh) 基于电流反馈式运放实现高频信号共模抑制的放大电路
Soni et al. N-Channel MOSFET Small Signal Darlington Pair based Low-Power Wide-band Amplifier
US20080024228A1 (en) Hybrid output stage apparatus and related method thereof

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