一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路的制作方法
【專利摘要】一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括：跨阻放大前端電路，分相電路和AGC反饋網絡。所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管和第二開關管以及第一MOS管；第一開關管的集電極與第二開關管的基極連接；第一開關管的基極通過跨阻與第二開關管的發射極連接；所述第一MOS管的源極與所述第一開關管的基極連接，第一MOS管(M0)的漏極與所述第一開關管的集電極連接；AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；峰值檢測電路檢測來自分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；比較電路檢測峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平比較；比較電路的輸出端與所述第一MOS管的柵極連接。
【專利說明】一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種跨阻放大電路，尤其涉及一種能夠實現自動增益控制的跨阻 放大電路。
【背景技術】
[0002] 跨阻放大器是講電流信號轉化成電壓信號并加以放大的電子電路，常作為光通信 接收芯片的前端電路。跨阻放大電路需要有足夠大的輸入動態范圍以滿足應用，為了保證 跨阻放大電路能夠處理大信號，需要在跨阻放大電路中引入自動增益控制機制，即當輸入 信號大于一定值時，電路自動增益環路開始工作，減小跨阻放大電路的增益，從而達到處理 大信號輸入的功能。
[0003] 現有技術中的跨阻放大電路主要有兩種形式，如圖1所示，當輸入信號超過一定 值時，自動增益環路開始工作，通過控制電壓Vcon來調節工作在線性區的NM0S管M0,從而 調節跨阻放大電路的增益。這種結構有一個缺點：當自動增益環路開始工作時，由于跨阻減 小，使得環路的主極點向高頻移動，而由于環路增益沒有變化，使得穩定裕度下降，信號處 理會出現振鈴現象，因此無法滿足大輸入動態的要求。
[0004] 圖2顯示了另一種常見的跨阻放大電路，在圖1的基礎上增加了一個三極管Q0，當 自動增益控制環路工作時，工作在線性放大區的Q0會減小環路增益，從而保證一定的穩定 裕度，但是這樣做帶來了兩個缺點：
[0005] 1.當輸入信號為小信號，自動增益控制環路沒有工作時，雖然Q0工作在關斷區， 但是還是會在電路中形成較大的負載，從而影響次極點的位置，減小電路的穩定裕度。這種 處理方式會嚴重影響帶寬，從而限制了更高速信號的處理。
[0006] 2. Q0在自動增益控制環路開啟后，基極固定偏置在Vibas，這意味著環路增益有 一個突然變小的過程，且在自動控制環路后，無論Vcon值多大，環路增益都保持不變。
[0007] 這兩個缺點就造成了兩個無法克服的問題
[0008] 1.當自動增益控制環路開啟且Vcon較小時，由于環路增益突然減小，會使得跨阻 放大電路的帶寬可能不夠大，不足以處理高速信號。
[0009] 2.當自動增益控制環路開啟且Vcon超過一定值時，由于環路增益不能繼續變小， 有可能使得環路的穩定裕度不夠，信號處理后會出現振鈴現象。 實用新型內容
[0010] 本實用新型所要解決的主要技術問題是提供一種跨阻放大電路，在不增加電路額 外負載的前提下，通過控制環路增益來實現自動增益控制，這種控制方式使得電路在自動 增益控制環路階段，環路增益隨著信號的增大而逐漸減小，因此不管跨阻增益多小，都可以 保持足夠大的穩定裕度，不會出現振鈴現象。
[0011] 為了解決上述的技術問題，本實用新型提供了一種能夠實現自動增益控制的跨阻 放大電路，包括：
[0012] 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號， 包括第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)以及第一 M0S管（M0);所述第一開關管（Q0)的 集電極與第二開關管（Q1)的基極連接；所述第一開關管（Q0)的基極通過跨阻（Rf)與第二 開關管（Q1)的發射極連接；所述第一 M0S管（M0)的源極與所述第一開關管（Q0)的基極連 接，所述第一 M0S管（M0)的漏極與所述第一開關管（Q0)的集電極連接；
[0013] 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放 大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號；
[0014] AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電 路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測 所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平（VREF)比較；所述比較電路的輸出端與 所述第一 M0S管的柵極連接。
[0015] 在一較佳實施例中：所述第一 M0S管（M0)為NM0S管，其漏極的電壓和源極電壓接 近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 M0S管（M0)的漏源電阻發生改變，從而改變 了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
[0016]在一較佳實施例中：所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管（Q2)，所述第三開 關管（Q2)的基極與所述第一開關管（Q0)的集電極連接；所述第三開關管（Q2)的集電極與 第二開關管（Q1)的基極連接。
[0017]在一較佳實施例中：所述跨阻前端放大電路還包括第二M0S管（Ml)，所述第二M0S 管（Ml)與所述跨阻（Rf)并聯。
[0018] 在一較佳實施例中：所述第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)為三極管。
[0019] 在一較佳實施例中：所述第一開關管（Q0)、第二開關管（Q1)和第三開關管（Q2) 為三極管。
[0020] 一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括：
[0021] 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號， 包括第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)以及第一 M0S管（M0);所述第一開關管（Q0)的 漏極與第二開關管（Q1)的柵極連接；所述第一開關管（Q0)的柵極通過跨阻（Rf)與第二開 關管（Q1)的源極連接；所述第一 M0S管（M0)的源極與所述第一開關管（Q0)的柵極連接， 所述第一 M0S管（M0)的漏極與所述第一開關管（Q0)的漏極連接；
[0022] 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放 大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號；
[0023] AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電 路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測 所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平（VREF)比較；所述比較電路的輸出端與 所述第一 M0S管的柵極連接。
[0024] 在一較佳實施例中：所述第一 M0S管（M0)為NM0S管，其漏極的電壓和源極電壓接 近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 M0S管（M0)的漏源電阻發生改變，從而改變 了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
[0025] 在一較佳實施例中：所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管（Q2)，所述第三開 關管（Q2)的源極與所述第一開關管（Q0)的漏極連接；所述第三開關管（Q2)的漏極與第二 開關管（Q1)的柵極連接。
[0026] 在一較佳實施例中：所述第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)為M0S管。
[0027] 在一較佳實施例中：所述第一開關管（Q0)、第二開關管（Q1)和第三開關管（Q2) 為M0S管。
[0028] 相較于現有技術，本實用新型提供的技術方案具備以下有益效果：
[0029] 1.本實用新型通過將第一 M0S管M0跨接在第一開關管的柵極或基極和漏極，通過 控制M0,就可以控制環路增益，從而實現了控制跨阻增益的目的。不需要增加額外負載。
[0030] 2.在AGC反饋電路工作階段，環路的主極點始終由跨阻（Rf)和輸入電容來絕帝 國，次極點的位置也沒有發生變化，但環路增益減小了，因此具備了足夠大的穩定裕度，因 此輸出信號不會出現振鈴和振蕩現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1為現有技術中跨阻放大電路的常見電路圖之一；
[0032] 圖2為現有技術中跨阻放大電路的常見電路圖之二；
[0033] 圖3為本實用新型優選實施例一的整體電路結構圖；
[0034] 圖4為本實用新型優選實施例一中峰值檢測電路圖；
[0035] 圖5為本實用新型優選實施例二中跨阻放大前端電路圖；
[0036] 圖6為本實用新型優選實施例三中跨阻放大前端電路圖。
【具體實施方式】
[0037] 下文結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的說明。
[0038] 實施例一
[0039] 參考圖3, 一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括：
[0040] 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號， 包括第一開關管Q0和第二開關管Q1以及第一 M0S管M0,本實施例中第一開關管Q0和第二 開關管Q1優選為三極管；所述第一開關管Q0的集電極與第二開關管Q1的基極連接；所述 第一開關管Q0的基極通過跨阻Rf與第二開關管Q1的發射極連接；所述第一 M0S管M0的 源極與所述第一開關管Q0的基極連接，所述第一 M0S管M0的漏極與所述第一開關管Q0的 集電極連接；所述第一 M0S管M0為NM0S管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電 壓發生變化時，所述所述第一 M0S管M0的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電 路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
[0041] 所述第一開關管Q0的集電極于輸入電壓VDD直接串聯有第一電阻R0，所述第一開 關管Q0的源極接地，所述第二開關管Q1的發射極與地之間連接有第二電阻R1。
[0042] 上述的第一開關管Q0、第二開關管Q1也可以更換為M0S管，屬于本實用新型技術 方案的簡單替換，故不再贅述。
[0043] 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放 大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號；
[0044] 進一步參考圖3,所述分相電路包括：
[0045] 第三電阻R2,其一端與所述第二開關管Q1的發射極連接，另一端通過第一電容C0 接地。
[0046] 第三M0S管M2,其柵極與所述第二開關管Q1的發射極連接，其漏極通過第四電阻 R3與輸入電壓VDD連接；
[0047] 第四M0S管M3,其柵極與所述第三電阻R2和第一電容C0的連接點連接，其漏極通 過第五電阻R4與輸入電壓VDD連接；其源極與第三M0S管M2的源極連接并通過第一電流 源10接地。
[0048] AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電 路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測 所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平VREF比較；所述比較電路的輸出端與所 述第一 M0S管的柵極連接。
[0049] 參考圖4,所述峰值檢測電路包括：
[0050] 第五M0S管M4,其柵極與漏極連接并與所述分相電路的第一輸出電壓信號連接， 其源極通過第六電阻R5接地；
[0051] 第六M0S管M5,其柵極與漏極連接并與所述分相電路的第二輸出電壓信號連接， 其源極與所述第五M0S管M4的源極連接，并通過第七電阻R6輸出直流電壓信號；所述第七 電阻R6的輸出端通過第二電容C1接地。
[0052] 參考圖3，所述比較電路包括：
[0053] 比較器，所述比較器的正極輸入端與所述峰值檢測電路的直流電壓輸出端連接； 所述比較器的負極輸入端通過第七電阻R6與參考電平VREF的正極連接，所述參考電平 VREF的負極接地；所述比較器的輸出端通過第三電容C2與所述比較器的負極輸入端連接； 所述比較器的輸出端通過第八電阻R7與所述第一 M0S管M0的柵極連接；所述第八電阻R7 與第一 M0S管M0的柵極的連接點通過第四電容C3接地。
[0054] 整個環路的工作原理是：
[0055] 如公式所示，Ra(BE為TIA閉環跨阻增益，Am為環路增益。
[0056]
【權利要求】
1. 一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于包括： 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括 第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)以及第一 MOS管（M0);所述第一開關管（Q0)的集電 極與第二開關管（Q1)的基極連接；所述第一開關管（Q0)的基極通過跨阻（Rf)與第二開關 管（Q1)的發射極連接；所述第一 MOS管（M0)的源極與所述第一開關管（Q0)的基極連接， 所述第一 MOS管（M0)的漏極與所述第一開關管（Q0)的集電極連接； 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前 端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號； AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢 測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述 峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平（VREF)比較；所述比較電路的輸出端與所述 第一 MOS管的柵極連接。
2. 根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述第一MOS管（M0)為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化 時，所述所述第一 MOS管（M0)的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路 增益，進而改變了跨阻增益。
3. 根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管（Q2)，所述第三開關管（Q2)的基極與所述第一 開關管（Q0)的集電極連接；所述第三開關管（Q2)的集電極與第二開關管（Q1)的基極連 接。
4. 根據權利要求3所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述跨阻前端放大電路還包括第二MOS管（Ml)，所述第二MOS管（Ml)與所述跨阻（Rf)并 聯。
5. 根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)為三極管。
6. 根據權利要求3所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述第一開關管（Q0)、第二開關管（Q1)和第三開關管（Q2)為三極管。
7. -種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于包括： 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括 第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)以及第一 MOS管（M0);所述第一開關管（Q0)的漏極 與第二開關管（Q1)的柵極連接；所述第一開關管（Q0)的柵極通過跨阻（Rf)與第二開關管 (Q1)的源極連接；所述第一 MOS管（M0)的源極與所述第一開關管（Q0)的柵極連接，所述 第一 MOS管（M0)的漏極與所述第一開關管（Q0)的漏極連接； 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前 端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號； AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢 測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述 峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平（VREF)比較；所述比較電路的輸出端與所述 第一 MOS管的柵極連接。
8. 根據權利要求7所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述第一MOS管（M0)為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化 時，所述所述第一 MOS管（M0)的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路 增益，進而改變了跨阻增益。
9. 根據權利要求7所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管（Q2)，所述第三開關管（Q2)的源極與所述第一 開關管（Q0)的漏極連接；所述第三開關管（Q2)的漏極與第二開關管（Q1)的柵極連接。
10. 根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述第一開關管（Q0)和第二開關管（Q1)為MOS管。
11. 根據權利要求9所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于： 所述第一開關管（Q0)、第二開關管（Q1)和第三開關管（Q2)為MOS管。
【文檔編號】H03G3/30GK204145425SQ201420555553
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】陳偉 申請人:廈門優迅高速芯片有限公司