[发明专利]一种基于单极型晶体管的放大器、芯片及方法

说明书

本发明公开了一种基于单极型晶体管的放大器、芯片及方法，其中放大器包括：输入交流耦合网络，包括第一零点f_z0和第一极点f_p0；电容自举放大电路，包括第二零点f_z1、第二极点f_p1和第三极点f_p2；其中，所述第一零点f_z0＝0，所述第一极点f_p0等于所述第二极点f_p1。本发明通过“零极点工程”，使输入交流耦合网络的第一极点和电容自举放大电路的第一极点重合，获得40dB/dec的直流抑制能力，增强了基于单极型晶体管的放大器的直流抑制能力，可广泛应用于半导体集成电路领域。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种基于单极型晶体管的放大器、芯片及方法。

背景技术

与传统的硅互补氧化物半导体(CMOS)技术相比，薄膜晶体管(TFT)技术具有吸引人的特性，包括柔韧性，透明性，重量轻，超薄尺寸，可拉伸性以及大面积低成本制造的能力。由于上述优点，TFT技术在诸如柔性/可穿戴传感器系统等应用中很有前途。利用TFT技术我们可以将信号读出电路和柔性传感器制作在同一片超薄柔性衬底上，其能完美贴合于日常物品(包括人体)表面，有利于提高检测舒适度、提高信号完整性、减小运动伪影等。这些好处是传统的刚性硅基CMOS电路所不具有的。

值得注意的是，大多数情况下TFT技术缺少高性能的互补器件。因此TFT电路通常只能基于单极型(纯n型或纯p型)晶体管实现，这是TFT电路和CMOS电路的重要区别。本发明仅以纯n型电路为例进行讨论，对于纯p型电路，只需将电路上下翻转即可，因此不再做详述。

传感器输出信号包含较大幅度的直流干扰，而有用的小信号则叠加在其上，因此传感器信号读出放大器需要具备一定的直流信号抑制能力。在现有的基于单极型薄膜晶体管的放大器中，该直流抑制功能是由输入交流耦合网络实现的。输入交流耦合网络具有一个极点，从而提供20dB/dec的直流抑制能力。此直流抑制能力在某些要求苛刻的应用场合下略显不足，并仍有进一步提升的空间。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种基于单极型晶体管的放大器、芯片及方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于单极型晶体管的放大器，包括：

输入交流耦合网络，包括第一零点f_z0和第一极点f_p0；

电容自举放大电路，包括第二零点f_z1、第二极点f_p1和第三极点f_p2；

其中，所述第一零点f_z0＝0，所述第一极点f_p0等于所述第二极点f_p1。

进一步，所述电容自举放大电路包括两个结构对称放大模块，所述放大模块包括第一晶体管、第二晶体管、自举电容和第一电阻；

所述第一晶体管的栅极与所述输入交流耦合网络连接，所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的源极连接，所述第一晶体管的源极连接至电流源，所述第二晶体管的漏极连接至电源电压，所述第二晶体管的栅极通过第一电阻连接至电源电压，所述自举电容连接在所述第二晶体管的栅极和源极之间；

所述自举电容和所述第一电阻构成正反馈网络，所述第一晶体管的漏极作为放大器的输出端。

进一步，所述输入交流耦合网络为一阶RC高通滤波器。

进一步，所述输入交流耦合网络包括两个结构对称的输入模块，所述输入模块包括隔直电容和第二电阻；