CN207652393U - 一种放大三极管输出级电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种放大三极管输出级电路，旨在解决现有技术中由于光电二极管自身限制而导致三极管输出级放大器的带宽较窄的问题；本实用新型包括：信号源、信号检测电路、第一参考电压、第一支路、第二参考电压、第二支路、第三参考电压和反馈放大电路；本实用新型中通过设置第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压，第一参考电压为第一支路提供电压，第二参考电压为第二支路提供第二电压，第三参考电压为反馈放大电路提供第三电压，从而使得反馈放大电路的输入不仅限于信号检测电路输出的电信号，而是信号检测电路输出的电信号与参考电压的相关输入，从而扩大了三极管输出级电路的带宽；本实用新型适用于放大三极管输出级电路相关领域。

Description

一种放大三极管输出级电路

技术领域

本实用新型涉及电路设计相关领域，具体涉及一种放大三极管输出级电路。

背景技术

互阻抗放大器电路(也称为电流-电压转换器)用于很多领域，比如光电检测以使得可以对小电流进行精确测量。互阻抗放大器的可能是通过一个或更多个放大器元件和反馈支路实现的。例如，将运算放大器用作放大器元件，其中传统的基本运算放大器电路代表互阻抗放大器电路。在该基本电路的情况下，运算放大器的非反相输入端连接到地，而在运算放大器的反相输入端提供输入电流信号。运算放大器以负反馈连接到确定放大因子的欧姆电阻。在理想的情况下，互阻抗由欧姆电阻组成，运算放大器的放大因子是无穷大。在理想的互阻抗放大器的情况下，其功能是不依赖于频率的。运算放大器输入端的信号电流I_in和输出端的信号电压U_out可以具有任意希望的频率，但是在实际的互阻抗放大器的情况下，例如欧姆反馈电阻具有寄生自身电容，可认为该寄生自身电容是并联连接的电容。该并联电容限制反馈电阻的频率带宽，因此限制了互阻抗放大器的频率带宽。带宽与电阻值和并联电容成反比。但是，越小的反馈电阻导致越高的电流噪声I_noise，现在确实可以通过选择高反馈电阻来获得小的电流噪声。如上所述，高反馈电阻导致其中互阻抗放大器具有理想的与频率无关的特性的带宽相对较小。同时现有的电路通常光纤链路的原始电信号通过光电检测二极管转换成电信号再输入至运算放大器进行进行放大，但是光电检测二极管的检测电压有一定的范围，这也就限制了运算放大器的输入信号值，进而导致互阻抗放大器的输入端的信号电流I_in受限，本实用新型利用三级管的输出级电路来实现广带宽且噪音低的互阻抗放大器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术中由于光电二极管自身限制而导致三极管输出级放大器的带宽较窄的问题，本实用新型提供了一种放大三极管输出级电路。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种放大三极管输出级电路,包括：

信号源；

信号检测电路：接收信号源所输出的原始电信号；

第一参考电压：为第一支路提供第一电压；

第一支路：其中具有第一电流镜、其接收信号检测电路所输出的电信号且接收第一电压且通过其内部第一电流镜输出第一电流；

第二参考电压：为第二支路提供第二电压；

第二支路：其中具有第二电流镜，接收第一支路所输出的第一电流且接收第二电压且通过其内部第二电流镜输出第二电流；

第三参考电压:为反馈放大电路提供第三电压；

反馈放大电路:其中具有运算放大器U1、其接收第二电流和第三电压以及信号检测电路所输出的电信号且通过其内部运算放大器U1放大反馈至第一支路和第二支路，第一支路再输出放大电压信号。

上述方案中，具体地，所述信号检测电路包括光电二极管D1；

光电二极管D1接收信号源所输出的原始电信号并转换成电信号输出至第一支路。

上述方案中，具体地，所述第一支路包括第一电流镜、第一场效应管Q4；

光电二极管D1的高电位端与第一三极管Q1的基极连接；

第一电流镜由第一三极管Q1和第二三极管Q3组成；

第一场效应管Q4的漏极与第一电流镜的共发射极连接，第一场效应管Q4的源极与第一参考电压连接。

上述方案中，具体地，所述第一支路还包括第三三极管Q5、第一电阻R4和第四三极管Q6；

第三三极管Q5与第一三极管Q1的集电极连接，第三三极管Q5的集电极与信号源连接；

第三三极管Q5的发射极与第四三极管Q6的集电极连接，第四三极管Q6的发射极与第一参考电压连接；

第一电阻R4的一端与光电二极管D1的高电位端连接，第一电阻R4的另一端与第四三极管Q6的集电极连接。

上述方案中，具体地，所述第二支路包括第二电流镜、第二场效应管Q9、第五三极管Q10、第六三极管Q11和降噪电路；

第二电流镜由第七三极管Q7和第八三极管Q8组成；

第二场效应管Q9的漏极与第二电流镜的共发射极连接，第二场效应管Q9的源极与第一参考电压连接，第二场效应管Q9的栅极与第一场效应管Q4的栅极连接；

第六三极管Q11的基极与第七三极管Q7的集电极连接，第六三极管Q11的集电极与信号源连接；

第六三极管Q11的发射极与第五三极管Q10的集电极连接，第五三极管Q10的基极与第四三极管Q6的基极连接，第五三极管Q10的发射极与第一参考电压连接；

降噪电路包括第二电阻R12和交流电源A1，第二电阻R12的一端与信号源连接，第二电阻R12的另一端与交流电源A1的一端连接，交流电源A1的另一端与第一参考电压连接。

上述方案中，具体地，所述反馈放大电路包括：第一阻抗电路、第二阻抗电路、第一泄放电路、第二泄放电路和运算放大电路；

第一阻抗电路与第二阻抗电路连接再连接到运算放大电路的负反馈端。

上述方案中，具体地，所述第一阻抗电路由第三电阻R13、第四电阻R14、第五电阻R15、第六电阻R16、第十电阻R20、第九电阻R19、第八电阻R18和第七电阻R17和依次串联而成；

第三电阻R13的一端与信号源连接；

所述第二阻抗电路包括第六三极管Q12、第十一电阻R21、第十二电阻R22、第十三电阻R23和第十四电阻R24；

第六三极管Q12的基极与第七电阻R17的另一端连接，第六三极管Q12的发射极与第十一电阻R21的一端连接，第十一电阻R21的另一端、第十一电阻R21、第十二电阻R22、第十四电阻R24和第十三电阻R23依次连接；

运算放大电路包括运算放大器U1，运算放大器U1与第八三极管Q8的基极连接，第三三极管Q5的发射极输出放大电压信号；

第十三电阻R23的另一端与运算放大器U1的负反馈端连接。

上述方案中，具体地，所述反馈放大电路还包括：第一泄放电路和第二泄放电路；

第一泄放电路用于泄放第一阻抗电路的寄生电荷，第二泄放电路用于泄放第二阻抗电路的寄生电荷，

上述方案中，具体地，所述第一泄放电路包括第一电容C7，所述第二泄放电路包括第二电容C8；

第一电容C7的一端与第三电阻R13的一端连接，第一电容C7的另一端与第七电阻R17的另一端连接；第二电容C8的一端与第六三极管Q12的发射极连接，第二电容C8的另一端与第十三电阻R23的另一端连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中通过设置第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压，第一参考电压为第一支路提供电压，第二参考电压为第二支路提供第二电压，第三参考电压为反馈放大电路提供第三电压，从而使得反馈放大电路的输入不仅限于信号检测电路输出的电信号，而是信号检测电路输出的电信号与参考电压的相关输入，从而扩大了放大三极管输出级电路的带宽；

2.本实用新型中还设置有降噪电路，其通过设置交流电源减少电路的噪音；

3.本实用新型中还设置第一泄放电路和第二泄放电路，可以泄放阻抗电路中的电阻中的寄生电荷，减少电路中的噪音。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本实用新型的主旨。

图1是本实用新型实施例一的模块图；

图2是本实用新型实施例二的电路图；

图3是本实用新型反馈放大电路的模块图；

图4是本实用新型反馈放大电路的电路图；

附图标记：

100-信号检测电路；200-第一支路；300-第二支路；400-反馈放大电路；410-第一阻抗电路；420-第二阻抗电路；430-第一泄放电路；440-第二泄放电路；450-运算放大电路；510-第一参考电压；520-第二参考电压；530-第三参考电压；600-信号源。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

本实施提供了一种放大三极管输出级电路,结合图1-图4进行详细阐述，包括：

信号源600；

信号检测电路100：接收信号源600所输出的原始电信号；

第一参考电压510：为第一支路200提供第一电压；

第一支路200：其中具有第一电流镜、其接收信号检测电路100所输出的电信号且接收第一电压且通过其内部第一电流镜输出第一电流；

第二参考电压520：为第二支路300提供第二电压；

第二支路300：其中具有第二电流镜，其接收第一支路200所输出的第一电流且接收第二电压且通过其内部第二电流镜输出第二电流；

第三参考电压530:为反馈放大电路400提供第三电压；

反馈放大电路400:其中具有运算放大器U1，接收第二电流和第三电压以及信号检测电路100所输出的电信号且通过其内部运算放大器U1放大反馈至第一支路200和第二支路300，第一支路200再输出放大电压信号；

所述反馈放大电路400包括：第一阻抗电路410、第二阻抗电路420、第一泄放电路430、第二泄放电路440和运算放大电路450；

所述反馈放大电路400还包括：第一泄放电路430和第二泄放电路440；

第一泄放电路430用于泄放第一阻抗电路410的寄生电荷，第二泄放电路440用于泄放第二阻抗电路420的寄生电荷；

所述信号检测电路100包括光电二极管D1；

光电二极管D1接收信号源600所输出的原始电信号并转换成电信号输出至第一支路200。

所述第一支路200包括第一电流镜、第一场效应管Q4；

光电二极管D1的高电位端与第一三极管Q1的基极连接；

第一电流镜由第一三极管Q1和第二三极管Q3组成；

第一场效应管Q4的漏极与第一电流镜的共发射极连接，第一场效应管Q4的源极与第一参考电压510连接。

所述第一支路200还包括第三三极管Q5、第一电阻R4和第四三极管Q6；

第三三极管Q5与第一三极管Q1的集电极连接，第三三极管Q5的集电极与信号源600连接；

第三三极管Q5的发射极与第四三极管Q6的集电极连接，第四三极管Q6的发射极与第一参考电压510连接；

第一电阻R4的一端与光电二极管D1的高电位端连接，第一电阻R4的另一端与第四三极管Q6的集电极连接。

所述第二支路300包括第二电流镜、第二场效应管Q9、第五三极管Q10、第六三极管Q11和降噪电路；

第二电流镜由第七三极管Q7和第八三极管Q8组成；

第二场效应管Q9的漏极与第二电流镜的共发射极连接，第二场效应管Q9的源极与第一参考电压510连接，第二场效应管Q9的栅极与第一场效应管Q4的栅极连接；

第六三极管Q11的基极与第七三极管Q7的集电极连接，第六三极管Q11的集电极与信号源600连接；

第六三极管Q11的发射极与第五三极管Q10的集电极连接，第五三极管Q10的基极与第四三极管Q6的基极连接，第五三极管Q10的发射极与第一参考电压510连接；

降噪电路包括第二电阻R12和交流电源A1，第二电阻R12的一端与信号源600连接，第二电阻R12的另一端与交流电源A1的一端连接，交流电源A1的另一端与第一参考电压510连接。

第一阻抗电路410与第二阻抗电路420连接再连接到运算放大电路450的负反馈端。

所述第一阻抗电路410由第三电阻R13、第四电阻R14、第五电阻R15、第六电阻R16、第十电阻R20、第九电阻R19、第八电阻R18和第七电阻R17和依次串联而成；

第三电阻R13的一端与信号源600连接；

所述第二阻抗电路420包括第六三极管Q12、第十一电阻R21、第十二电阻R22、第十三电阻R23和第十四电阻R24；

第六三极管Q12的基极与第七电阻R17的另一端连接，第六三极管Q12的发射极与第十一电阻R21的一端连接，第十一电阻R21的另一端、第十一电阻R21、第十二电阻R22、第十四电阻R24和第十三电阻R23依次连接；

运算放大电路450包括运算放大器U1，运算放大器U1与第八三极管Q8的基极连接，第三三极管Q5的发射极输出放大电压信号；

第十三电阻R23的另一端与运算放大器U1的负反馈端连接；

运算放大器U1的反相输入端与第六三极管Q12的集电极连接，运算放大器U1的同相输入端与第八三极管Q8的基极连接，运算放大器U1的负反馈端同时与第一参考电压510连接，运算放大器U1的正反馈端与信号源600连接，运算放大器U1的输出端与第二场效应管Q9和第一场效应管Q4相连；

所述第一泄放电路430包括第一电容C7，所述第二泄放电路440包括第二电容C8；

第一电容C7的一端与第三电阻R13的一端连接，第一电容C7的另一端与第七电阻R17的另一端连接；第二电容C8的一端与第六三极管Q12的发射极连接，第二电容C8的另一端与第十三电阻R23的另一端连接。

下面对本实施例中的电路的工作原理进行说明：

信号源600传递原始电信号，由信号检测电路100的光电二极管D1将电路中的原始电信号转换为电信号，第一支路200接收电信号同时接收第一参考电压510所输出的第一电压再输出，第一支路200的输出与第二支路300连接，同时第二支路300还接收第二参考电压510的输出，再输出至运算放大器U1的同相输入端，运算放大器U1的反向输入端与第六三极管Q12的集电极连接，经运算放大器U1放大后输出；

本实施例中运算放大器U1的输出不限于光电二极管D1的检测范围，在第一场效应管Q4以及第二场效应管Q9的栅极均或接收到运算放大器U1的输出调节，同时还接收第一参考电压510的调节，同时第二参考电压为第五三极管Q10提供偏置电压，第一参考电压510、第二参考电压520和第三参考电压530，第一参考电压510为第一支路提供电压，第二参考电压520为第二支路提供第二电压，第三参考电压530为反馈放大电路提供第三电压，从而使得反馈放大电路400的输入不仅限于信号检测电路输出的电信号，而是信号检测电路输出的电信号与参考电压的相关输入，从而扩大了三极管输出级电路能够输出阻抗放大器的带宽；

同时本实用新型中还在第一阻抗电路410和第二阻抗电路420分别设置有第一泄放电路430和第二泄放电路440，对第一阻抗电路410和第二阻抗电路420中的电阻的寄生电荷进行一定程度的泄放，可以减少寄生电荷的存在，减少电路噪音。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种放大三极管输出级电路,其特征在于，包括：

信号源(600)；

信号检测电路(100)：接收信号源(600)所输出的原始电信号；

第一参考电压(510)：为第一支路(200)提供第一电压；

第一支路(200)：其中具有第一电流镜、其接收信号检测电路(100)所输出的电信号且接收第一电压且通过其内部第一电流镜输出第一电流；

第二参考电压(520)：为第二支路(300)提供第二电压；

第二支路(300)：其中具有第二电流镜，其接收第一支路(200)所输出的第一电流且接收第二电压且通过其内部第二电流镜输出第二电流；

第三参考电压(530):为反馈放大电路(400)提供第三电压；

反馈放大电路(400):其中具有运算放大器U1，接收第二电流和第三电压以及信号检测电路(100)所输出的电信号且通过其内部运算放大器U1放大反馈至第一支路(200)和第二支路(300)。

2.如权利要求1所述的电路,其特征在于，所述信号检测电路(100)包括光电二极管D1；

光电二极管D1接收信号源(600)所输出的原始电信号并转换成电信号输出至第一支路(200)。

3.如权利要求2所述的电路,其特征在于，所述第一支路(200)包括第一电流镜、第一场效应管Q4；

光电二极管D1的高电位端与第一三极管Q1的基极连接；

第一电流镜由第一三极管Q1和第二三极管Q3组成；

第一场效应管Q4的漏极与第一电流镜的共发射极连接，第一场效应管Q4的源极与第一参考电压(510)连接。

4.如权利要求3所述的电路,其特征在于，所述第一支路(200)还包括第三三极管Q5、第一电阻R4和第四三极管Q6；

第三三极管Q5与第一三极管Q1的集电极连接，第三三极管Q5的集电极与信号源(600)连接；

第三三极管Q5的发射极与第四三极管Q6的集电极连接，第四三极管Q6的发射极与第一参考电压(510)连接；

第一电阻R4的一端与光电二极管D1的高电位端连接，第一电阻R4的另一端与第四三极管Q6的集电极连接。

5.如权利要求4所述的电路,其特征在于，所述第二支路(300)包括第二电流镜、第二场效应管Q9、第五三极管Q10、第六三极管Q11和降噪电路；

第二电流镜由第七三极管Q7和第八三极管Q8组成；

第二场效应管Q9的漏极与第二电流镜的共发射极连接，第二场效应管Q9的源极与第一参考电压(510)连接，第二场效应管Q9的栅极与第一场效应管Q4的栅极连接；

第六三极管Q11的基极与第七三极管Q7的集电极连接，第六三极管Q11的集电极与信号源(600)连接；

第六三极管Q11的发射极与第五三极管Q10的集电极连接，第五三极管Q10的基极与第四三极管Q6的基极连接，第五三极管Q10的发射极与第一参考电压(510)连接；

降噪电路包括第二电阻R12和交流电源A1，第二电阻R12的一端与信号源(600)连接，第二电阻R12的另一端与交流电源A1的一端连接，交流电源A1的另一端与第一参考电压(510)连接。

6.如权利要求5所述的电路,其特征在于，所述反馈放大电路(400)包括：第一阻抗电路(410)、第二阻抗电路(420)、第一泄放电路(430)、第二泄放电路(440)和运算放大电路(450)；

第一阻抗电路(410)与第二阻抗电路(420)连接再连接到运算放大电路(450)的负反馈端。

7.如权利要求6所述的电路,其特征在于，所述第一阻抗电路(410)由第三电阻R13、第四电阻R14、第五电阻R15、第六电阻R16、第十电阻R20、第九电阻R19、第八电阻R18和第七电阻R17和依次串联而成；

第三电阻R13的一端与信号源(600)连接；

所述第二阻抗电路(420)包括第六三极管Q12、第十一电阻R21、第十二电阻R22、第十三电阻R23和第十四电阻R24；

第六三极管Q12的基极与第七电阻R17的另一端连接，第六三极管Q12的发射极与第十一电阻R21的一端连接，第十一电阻R21的另一端、第十一电阻R21、第十二电阻R22、第十四电阻R24和第十三电阻R23依次连接；

运算放大电路(450)包括运算放大器U1，运算放大器U1与第八三极管Q8的基极连接，第三三极管Q5的发射极输出放大电压信号；

第十三电阻R23的另一端与运算放大器U1的负反馈端连接。

8.如权利要求7所述的电路,其特征在于，所述反馈放大电路(400)还包括：第一泄放电路(430)和第二泄放电路(440)；

第一泄放电路(430)用于泄放第一阻抗电路(410)的寄生电荷，第二泄放电路(440)用于泄放第二阻抗电路(420)的寄生电荷。

9.如权利要求8所述的电路,其特征在于，所述第一泄放电路(430)包括第一电容C7，所述第二泄放电路(440)包括第二电容C8；

第一电容C7的一端与第三电阻R13的一端连接，第一电容C7的另一端与第七电阻R17的另一端连接；第二电容C8的一端与第六三极管Q12的发射极连接，第二电容C8的另一端与第十三电阻R23的另一端连接。