[发明专利]互阻放大器

说明书

技术领域

本发明涉及光电领域，特别涉及一种互阻放大器。

背景技术

数字视盘机(DVD、VCD等)的光学头(Optical Pick-UP，OPU)是光学存储系统的主要组成部分之一，其需要光电探测集成电路(Photo DetectorIntegrated Circuit，PDIC)将光接收器、控制和反馈电路集成在同一个芯片上，用以进行光学信号探测、光电信号转换和信号放大。

请参考图1，是一种现有技术的DVD光电检测集成电路结构示意图。其中A、B、C、D、E和F是六个光电二极管，用于探测盘片的反射光信号并通过光电效应转换为微弱的电流信号，从而读取盘片的信息和聚焦、循迹伺服控制信号。与该六个光电二极管连接的各个通道主要由前置放大电路组成，用于微弱电流信号的放大和电流到输出电压信号的转换。用于光电探测集成电路中的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，CMOS)放大器，以下简称CMOS放大器，其主要有三种类型：低阻抗放大器、高阻抗放大器和互阻放大器。低阻抗放大器由于性能较低而较少应用。高阻抗放大器在该三种结构中灵敏度最好，但是要求额外的电路并且限制系统的动态范围和直流响应。互阻放大器应用最为普遍，因为其很简单，在典型应用中将其设计为两级以获得更低的电压偏置。

请参考图2，是一种现有技术的采用CMOS互阻放大器的光电集成电路的结构示意图。该光电集成电路100中的光电二极管2接收探测盘片的反射光信号，产生输入电流I_in，互阻放大器1将输入电流转换成电压信号V_out。该互阻放大器1提供较高的带宽，但是额外噪声使得它的灵敏度有所降低。互阻放大器的性能的衡量标准主要是：等效输入电流噪声，频率响应特性以及稳定性等。

请参考图3，是图2中CMOS互阻放大器1的电路结构示意图。该CMOS互阻放大器1包括PMOS管M3、M6及M9和NMOS管M1、M2、M4、M5、M7、M8组成的三级CMOS反相器和由互阻R_fb构成的反馈环路。以NMOS管M1、M2和PMOS管M3组成的单级反相器举例说明。该电路单级反相器的开环直流增益定义为：

$A_1=\frac{g_{m1}+g_{m3}}{g_{m2}+g_{\mathrm{ds}1}+g_{\mathrm{ds}2}+g_{\mathrm{ds}3}}\≈\frac{g_{m1}+g_{m3}}{g_{m2}}---\left(1\right)$