[实用新型]一种CMOS跨阻放大器

说明书

本实用新型公开了一种CMOS跨阻放大器，包括反相放大电路和反馈电阻，反向放大电路包括输入端和输出端；反馈电阻耦接与反相放大电路的输入端和输出端之间；反向放大电路包括至少三个依次连接的放大单元，每一放大单元包括至少三个相互耦接的nFET，即输入信号接收部nFET、中间部nFET和直流信号接收部nFET，中间部nFET耦接于输入信号接收部nFET与直流信号接收部nFET之间的位置，输入信号接收部nFET和中间部nFET的公共连接端用于输出放大后的电压信号。本实用新型的CMOS跨阻放大器通过增设至少一个nFET，使每一级放大单元的工作电压占据供电电压的比例上升，提高了供电电压的资源利用率，同时也降低了供电电压的非必要能耗。

技术领域

本实用新型涉及CMOS技术领域，尤其涉及一种CMOS跨阻放大器。

背景技术

跨阻放大器(TIA)全称为trans-impedance amplifier，是放大器类型的一种，放大器类型是根据其输入输出信号的类型来定义的。其中，TIA由于具有高带宽的优点，一般用于高速电路，如光电传输通讯系统中普遍使用。

在现代高速光纤通信系统中，跨阻放大器通常作用于把光电二极管生成的微弱光电流信号转化并放大为电压信号，并将此放大后的电压信号输出给后续的电路来进行处理。因此，跨阻放大器常用作光通信系统接收端的核心器件，其噪声、灵敏度等指标将决定整个接收系统的性能。在跨阻放大器中，灵敏度是衡量电路性能的一项重要指标。在跨阻放大器的电路中输入的动态范围，其定义为饱和输入光功率与灵敏度的差值。其中，灵敏度主要由等效输入噪声决定，等效输入噪声越小，则灵敏度指标越高；而饱和输入光功率主要由输出信号的脉宽失真等因素决定。因此，要取得比较高的灵敏度指标，则需要在带宽允许的前提下，尽量增大跨阻，跨阻越大，则饱和输入光功率就越小。此外，跨阻放大器的输出噪声的大小也是衡量其传输特性的一项重要指标，即跨阻放大器性能提高的一种表现方式即输出噪声得到有效减少，而减少噪声输出的一种方式可通过增大跨阻来实现，跨阻越大，则噪声越小；但通常情况下，跨阻放大器的电路结构设计和电路元器件的选择受条件限制，即只有在合适的频率响应的前提下，增大跨阻方可有效降低输出噪声。其中，频率响应的评判标准可通过增益带宽乘积来体现。现有的跨阻放大器为提供稳定的电压工作点，采用PMOS和NMOS相结合的方式来实现上述效果，但是由于PMOS的工作特性局限，其f_Tdouble较小，这在一定程度上导致了增益带宽乘积变小，这直接使得跨导的取值不能进一步变大，跨导放大器的输出噪音大小不能进一步降低。此外，跨阻放大器的功耗也是电路设计需要考虑的一大问题，在现有技术中，为提高跨阻放大器中的nFET管子工作速度，通常会尽量采用尺寸较小的nFET管子，但这种技术手段通常需要在电路中增设线性稳压器(LDO)来稳定nFET管子两端电压，使管子能够正常工作，此时则会出现虽强制降低nFET受到的电压，但总供电电压未减小，因此流经电路的电流较大，且还有线性稳压器(LDO)工作时占据一定比例的供电电压，故整个电路的能耗非常大。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种CMOS跨阻放大器，所述CMOS跨阻放大器包括反向放大电路，所述反向放大电路包括输入端和输出端，所述输入端用以接入输入电压信号，所述输出端用以输出放大电压信号；所述反相器包括至少三个依次连接的放大单元，每一所述放大单元包括至少三个相互耦接的nFET；所述至少三个相互耦接nFET中，输入信号接收部nFET用于接入输入电压，直流信号接收部nFET用于接入直流电压信号，在输入信号接收部nFET和直流信号接收部nFET之间的位置耦接有中间部nFET，所述中间部nFET至少包括一个nFET，所述输入信号接收部nFET与其中一个中间部nFET具有公共连接端，所述公共连接端用于输出放大后的电压信号；所述CMOS跨阻放大器还包括一反馈电阻，所述反馈电阻耦接与所述反相放大电路的输入端和输出端之间。