[发明专利]具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路

说明书

本发明公开了一种具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路，包括前馈共栅跨阻放大器电路和有源电感电路；所述前馈共栅跨阻放大器电路的输出端依次串联上拉电阻R1和有源电感电路后，连接电压电源；所述前馈共栅跨阻放大器电路包括输入电源、NMOS晶体管M1、NMOS晶体管M2、NMOS晶体管M3和NMOS晶体管M4。本发明采用的是有源电感的结构，缓解了跨阻增益与带宽之间的制约关系。在相同工作带宽的同时可以获得更大的跨阻增益。因为采用的是有源电感，并没有增大版图的面积。

技术领域：

本发明涉及模拟集成电路，尤其涉及光纤通信领域跨阻放大器的技术。

背景技术：

在光接收模块中低面积，低成本，高带宽，高跨阻增益的跨阻放大器在其中扮演了一个重要的角色。

最近几年，前馈共栅结构的跨阻放大器因为克服了采用的RGC(RegulatedCascode)结构固有的电压裕度消耗大的缺点，实现了高带宽、高增益、低噪声前置放大电路的设计。但是跨阻增益与带宽之间会存在一定的制约关系，无法在带宽不受影响的情况下，提高的跨阻增益。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有的前馈共栅结构的跨阻放大器无法在带宽不受影响的情况下，提高的跨阻增益。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器电路，包括前馈共栅跨阻放大器电路和有源电感电路；所述前馈共栅跨阻放大器电路的输出端依次串联上拉电阻R1和有源电感电路后，连接电压电源；所述前馈共栅跨阻放大器电路包括输入电源、NMOS晶体管M1、NMOS晶体管M2、NMOS晶体管M3和NMOS晶体管M4；输入电源包括并联的电流源和电容，其输出端分别连接NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的源极，以及NMOS晶体管M4的漏极；NMOS晶体管M1和NMOS晶体管M2的源极为信号输入端，NMOS晶体管M1的漏极连接上拉电阻R1，NMOS晶体管M2的漏极连接上拉电阻R2，为NMOS晶体管M3栅极的偏置；NMOS晶体管M3的漏极连接上拉电阻R3，为NMOS晶体管M1栅极的偏置；NMOS晶体管M4的源极接地，NMOS晶体管M4的栅极和NMOS晶体管M2的栅极均连接电压电源Vb；上拉电阻R2和上拉电阻R3均连接电源电压VDD2；所述有源电感电路包括电阻R4和NMOS晶体管M5，NMOS晶体管M5的栅极连接电阻R4，源极连接上拉电阻R1，漏极连接电源电压VDD1。

本发明的优点：本发明采用的是有源电感的结构，缓解了跨阻增益与带宽之间的制约关系。在相同工作带宽的同时可以获得更大的跨阻增益。因为采用的是有源电感，并没有增大版图的面积。

附图说明

图1是现有的FCG跨阻放大器电路图。

图2是本发明电路图。

图3是本发明有源电感的等效模型。

具体实施方式

如图1所示，现有的FCG跨阻放大器的小信号等效电路，其跨阻增益的传输函数如下所示：

从公式可以得出，提高跨阻增益的办法主要就是提高M1漏极的电阻。但是增大漏极电阻R1会导致主极点的改变，当输出端的极点接近输入端的极点的时候，带宽就会受到很大的影响。

如图2-3所示，具有有源电感结构的前馈共栅跨阻放大器包括五个NMOS晶体管M1，M2，M3，M4，M5，其中M1(M2)源极是信号的输入，M3的漏极和M2的漏极分别连接电阻R3和R2，M1的漏极连接R1和M5及R4组成的有源电感，而同时M2的漏极和M3的漏极分别作为M3和M1栅极的偏置。电源电压V_DD1的大小为2.5V，V_DD2的大小为1.8V，V_b的大小为0.9V，可以通过外加直流偏置电压，或者带隙基准电源提供，这里不再赘述。有源电感的结构如图3所示，等效电感从Vin看上去L的大小为：