[实用新型]适用于低噪声、宽动态范围的高带宽跨阻放大器

说明书

本实用新型涉及电子领域，公开了一种适用于低噪声、宽动态范围的高带宽跨阻放大器。该放大器包括多级级联的可变增益放大电路和可变反馈电阻。可变增益放大电路在能够提供高增益的同时，通过对于自身增益的可调谐性，有效地解决了宽动态范围带来的环路稳定性问题。该放大电路采用共源结构的输入结构，有效地抑制了后级电路噪声的影响。此外，该跨阻放大器结构适用于各种制造工艺，能够很好地适用于光通信前端跨阻放大器的设计。

技术领域

本实用新型涉及电子领域，特别涉及放大器技术。

背景技术

传统的电阻反馈型跨阻放大器电路如下图1所示，在运放A(s)的输入端和输出端之间接入一个跨接电阻，在宽动态范围要求下，即RF从数万欧姆变化到数十欧姆的时候，由运放A(s)及反馈电阻RF组成的闭环结构在应用中存在着环路稳定性难以得到保证的缺陷。

传统的实现高增益、低噪声的跨阻放大器采用共源共栅结构，其电路图如图2所示，该跨阻放大器能够提高增益，同时该电路采用的共栅结构能够减少共源输入管的米勒效应；此外，共源共栅结构对于后级电路的噪声有一定的抑制作用。

在实际应用中当上述共源共栅放大器与反馈电阻构成跨阻放大器时，因为共源共栅电路的频响特性，包括增益、极点位置并不会因为反馈电阻的变化而变化，当反馈电阻变化范围剧烈时，其闭环系统在某些特定的反馈电阻值时失去稳定性，即闭环系统的相位裕度变化剧烈，甚至出现零相位裕度的情况。

此外，该共源共栅放大器的输出节点的阻抗比较高，在此节点上可能会产生一个低频极点，使得闭环之后有两个比较低频的极点(另一个低频极点在运放的输入处，由反馈电阻、输入节点容性负载决定)，因此该电路的稳定性难以得到保障。

随着光通信的普及与推广，光通信的前端跨阻放大器的要求越来越多。低噪声、宽动态范围、高速以及高稳定性都是其需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于低噪声、宽动态范围的高带宽跨阻放大器，所述放大器电路中设置有多个可变电阻，通过改变可变电阻的阻值调节该放大器电路的增益和运放内部节点产生的极点位置，以提高该电路在闭环应用中的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种适用于低噪声、宽动态范围的高带宽跨阻放大器，包括：

N级级联的可变增益放大电路，其中N为大于1的奇数；

在相邻的两级可变增益放大电路的输出端之间分别跨接有可变电阻，用于实现放大器的增益调谐。

在一个优选例中，放大电路为一个NMOS管，放大器的增益由Gm*R决定，其中Gm为NMOS管的跨导，R为可变电阻的电阻值。

在一个优选例中，NMOS晶体管MN1、MN2、MN3的源极分别接地，MN1的栅极连接输入端AMP_IN,漏极分别连接电流源Is1的正极、MN2的栅极和可变电阻R1的一端；MN2的漏极分别连接电流源Is2的正极、MN3的栅极、可变电阻R1另一端和可变电阻R2的一端；MN3的漏极分别连接电流源Is3的正极、可变电阻R2的另一端和输出端AMP_OUT。

在一个优选例中，可变电阻的计算公式是

A0＝-gm_MN1*(R1-1/gm_MN2)*gm_MN3*(R2-1/gm_MN3)。

在一个优选例中，放大电路是PMOS晶体管。

在一个优选例中，放大电路是运算放大器。

在一个优选例中，放大器的输入端与放大器的输出端之间设置有跨接电阻。

在一个优选例中,上述放大器中放大电路的级联级数N＝3。