CN201663584U - 前置均衡放大电路 - Google Patents

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Abstract

一种前置均衡放大电路，包括两对全差分对驱动管，其中一对驱动管的尾电流端接地并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对驱动管的尾电流端接地但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。该电路增高了高频增益，单级增益与多级增益相当，较传统多级结构降低了功耗与面积，且提高了可靠性。

Description

前置均衡放大电路
技术领域
本实用新型涉及一种放大电路，尤指一种前置均衡放大电路。
背景技术
前置均衡放大电路广泛应用于集成电路与系统中，特别是高速信道接收端，用于补偿高速信号传输中在传输介质上的频谱分量损失。
一般技术采用多级全差分放大器级联构成，级数的增多对电路匹配造成一定困难，噪声在多级级连系统中也是逐级累积，同时多级系统增加了相位畸变从而使得传输信号抖动增加。电路如图1所示：由于级联结构所构成的主要失配影响如下：
失配造成的电压影响：VOSC(总)＝A2*A3*Vosc1+A3*Vosc2+Vosc3
所以第一级失配电压的影响由于后面两级的放大而影响最大，而且为单级系统的A2*A3倍。
由于噪声构成的主要影响如下：
Vnoise(总)＝A2*A3*Vnoise1+A3*Vnoise2+Vnoise3
其中，A2代表第一级放大器增益，A3代表第二级放大器增益，Vnoise1代表第一级放大器输出噪声，Vnoise2代表第二级放大器输出噪声，Vnoise3代表第三级放大器输出噪声。
所以第一级的噪声影响由于后面两级的放大而影响最大，而且为单级系统的A2*A3倍。所以在高速信道接收端，会因大的失配和噪声积累影响使得相位畸变从而使得传输信号抖动增加。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种单级前置均衡放大电路。
一种前置均衡放大电路，包括两对全差分对驱动管，其中一对驱动管的尾电流端接地并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对驱动管的尾电流端接地但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。
一种前置均衡放大电路，包括两对全差分对驱动管，其中一对驱动管的尾电流端接电压源并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对驱动管的尾电流端接电压源但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接地的负载。
相对现有技术，本实用新型可通过对传统全差分运放改进，使得单极运放即可产生两个零点，增高了高频增益，单级增益与多级增益相当，较传统多级结构降低了功耗与面积，且提高了可靠性。
附图说明
图1为传统的前置放大电路的电路图。
图2本实用新型前置均衡放大电路较佳实施方式的电路图。
图3本实用新型前置均衡放大电路另一实施方式的电路图。
图4本实用新型前置均衡放大电路较佳实施方式中对于CMOS工艺的电路图。
图5本实用新型前置均衡放大电路较佳实施方式中对于BJT工艺的电路图。
图6本实用新型前置均衡放大电路另一实施方式中对于CMOS工艺的电路图。
图7本实用新型前置均衡放大电路另一实施方式中对于BJT工艺的电路图。
具体实施方式
请参阅图2，本实用新型前置均衡放大电路较佳实施方式的连接关系如下：
V+连驱动管G1、G3的输入端，G1、G3源端分别连接尾电流ib1、ib3，G1、G3放大端连接感性负载L1，V-连驱动管G2、G4的输入端，G2、G4源端分别连接尾电流ib2、ib4，G2、G4放大端连接感性负载L2，G1、G2尾电流源端通过容性负载C连接，G3、G4尾电流端通过阻性负载R连接。
该电路的结构特征在于：该电路为两对全差分对驱动管，其中一对驱动管G1、G2的尾电流端接地并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对驱动管G3、G4的尾电流端接地但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。
该电路的工作原理为：该电路为单级电路，其感性负载提供第一零点，退化容性器件与退化阻性器件共同作用提供第二零点，即单级电路产生两个零点，使得输入-输出增益幅频特性曲线在低频至高频转折上升斜率提高，提高了高频增益。同时退化阻性器件使得输入-输出增益幅频特性低频增益可控可调。
具体如下计算：负载所提供的零点如下：
传输函数为：Ad＝(S*gm*L/(1+gm/SC))+(S*gm*L/(1+gmR/2))
所以可以通过调整上面式中R、C、L的参数来调整该放大器的零极点，从而实现运放高频段增益的调整。由于是一级系统所以Vosc电压和Vnoise电压没有累加，所以对于相位等影响很小，所以完全可以实现对传统多级结构的替换。
其中，Ad代表放大器增益，gm代表驱动管的跨导，C代表等效电容量，L代表等效电感量，R代表等效电阻量，S代表频阈因子，Vosc代表放大器失配电压，Vnoise代表放大器等效输出噪声。
请参阅图3，本实用新型前置均衡放大电路另一实施方式的连接关系如下：
V+连驱动管G1、G3的输入端，G1、G3源端分别连接尾电流ib1、ib3，G1、G3放大端连接感性负载L1，V-连驱动管G2、G4的输入端，G2、G4源端分别连接尾电流ib2、ib4，G2、G4放大端连接感性负载L2，G1、G2尾电流源端通过容性负载C连接，G3、G4尾电流端通过阻性负载R连接。
该电路的结构特征在于：该电路为两对全差分对驱动管，其中一对驱动管G1、G2的尾电流端接电压源并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对驱动管G3、G4的尾电流端接电压源但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接地的负载。
该电路的工作原理为：该电路为单级电路，其感性负载提供第一零点，退化容性器件与退化阻性器件共同作用提供第二零点，即单级电路产生两个零点，使得输入-输出增益幅频特性曲线在低频至高频转折上升斜率提高，提高了高频增益。同时退化阻性器件使得输入-输出增益幅频特性低频增益可控可调。
具体如下计算：负载所提供的零点如下：
传输函数为：
Ad＝(S*gm*L/(1+gm/SC))+(S*gm*L/(1+gmR/2))
所以可以通过调整上面式中R、C、L的参数来调整该放大器的零极点，从而实现运放高频段增益的调整。由于是一级系统所以Vosc电压和Vnoise电压没有累加，所以对于相位等影响很小，所以完全可以实现对传统多级结构的替换。
其中，Ad代表放大器增益，gm代表驱动管的跨导，C代表等效电容量，L代表等效电感量，R代表等效电阻量，S代表频阈因子，Vosc代表放大器失配电压，Vnoise代表放大器等效输出噪声。
请参阅图4，本实用新型前置均衡放大电路较佳实施方式中对于CMOS(需要增加全称Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺，该前置均衡放大电路的结构特征在于：
该电路为两对NMOS全差分对驱动管，其中一对NMOS驱动管的尾电流端接地并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对NMOS驱动管的尾电流端接地但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对NMOS差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。
请参阅图5，对于BJT(需要增加全称Bipolar Junction Transistor，双极型晶体管)工艺，该前置均衡放大电路的结构特征在于：
该电路为两对NPN全差分对驱动管，其中一对NPN驱动管的尾电流端接地并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对NPN驱动管的尾电流端接地但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对NPN差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。
请参阅图6，本实用新型前置均衡放大电路另一实施方式中对于CMOS工艺，该前置均衡放大电路的结构特征在于：
该电路为两对PMOS全差分对驱动管，其中一对PMOS驱动管的尾电流端接电源并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对PMOS驱动管的尾电流端接电源但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对PMOS差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接地的负载。
请参阅图7，对于BJT工艺，该前置均衡放大电路的结构特征在于：
该电路为两对PNP全差分对驱动管，其中一对PNP驱动管的尾电流端接电源并通过容性器件连接，实现全差分对晶体管接退化电容即电容源端负反馈，另一对PNP驱动管的尾电流端接电源但通过阻性元件连接，实现全差分对晶体管接退化电阻即电阻源端负反馈。两对PNP差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。

Claims (8)

1.一种前置均衡放大电路，其特征在于：该电路包括两对全差分对驱动管，其中一对驱动管的尾电流端通过容性器件接地，实现全差分对晶体管接退化电容，另一对驱动管的尾电流端通过阻性器件接地，实现全差分对晶体管接退化电阻，两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接电压源负载。
2.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述电路为单级电路，其感性器件提供第一零点，容性器件与阻性器件共同作用提供第二零点。
3.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述两对全差分对驱动管为两对NMOS全差分对驱动管。
4.如权利要求1所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述两对全差分对驱动管为两对NPN全差分对驱动管。
5.一种前置均衡放大电路，其特征在于：该电路为两对全差分对驱动管，其中一对驱动管的尾电流端通过容性器件接电压源，实现全差分对晶体管接退化电容，另一对驱动管的尾电流端通过阻性元件接电压源，实现全差分对晶体管接退化电阻，两对差分对的输出正负端分别通过感性器件连接在一起，做为连接地的负载。
6.如权利要求5所述的前置均衡放大电路，其特征在于：该电路为单级电路，其感性负载提供第一零点，退化容性器件与退化阻性器件共同作用提供第二零点。
7.如权利要求5所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述两对全差分对驱动管为两对PMOS全差分对驱动管。
8.如权利要求5所述的前置均衡放大电路，其特征在于：所述两对全差分对驱动管为两对PNP全差分对驱动管。 
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