申请/专利权人：财团法人工业技术研究院

申请日：2017-12-19

公开（公告）日：2023-05-26

公开（公告）号：CN109962685B

主分类号：H03F1/56

分类号：H03F1/56;H03F3/185;H03F3/45

优先权：["20171214 TW 106143937"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.05.26#授权;2019.07.26#实质审查的生效;2019.07.02#公开

摘要：本发明提供了一种宽频转阻放大器电路。所述宽频转阻放大器电路包括一共栅极晶体管、一偏压电流控制电路以及一放大器电路。所述偏压电流控制电路会耦接所述共栅极晶体管的一源极。所述放大器电路会耦接所述栅极晶体管的一漏极。所述偏压电流控制电路根据所述放大器电路的一输出信号，调整所述宽频转阻放大器电路的一输入阻抗。

主权项：1.一种宽频转阻放大器电路，其特征在于，包括：一共栅极晶体管；一偏压电流控制电路，耦接所述共栅极晶体管的一源极；以及一放大器电路，耦接所述共栅极晶体管的一漏极，其中所述偏压电流控制电路包括一偏压晶体管以及一偏压调整电路，且所述偏压晶体管的一栅极耦接所述偏压调整电路，其中所述偏压调整电路包括一比较器，且所述比较器比较所述放大器电路的一输出信号和一参考信号，以产生一调整信号，其中所述比较器将所述调整信号输出至所述偏压晶体管，以调整所述宽频转阻放大器电路的一输入阻抗。

全文数据：宽频转阻放大器电路技术领域本发明是关于一放大器电路，特别关于一种宽频转阻放大器电路。背景技术在一般光接收器电路中，都会配置转阻放大器TransimpedanceAmplifier，TIA，以将电流信号转换为电压信号。更举体来说，当光接收器的光二极管接收到光信号后，会先将光信号转换为电流信号，并将电流信号传送给转阻放大器。转阻放大器接收到电流信号后，就会再将电流信号转为电压信号，并且放大电压振幅。在传统转阻放大器的输入阻抗匹配的设计，通常会是以回授Feedback电阻或串接电感的方式来实现。然而，使用回授电阻的方式会产生较大的热杂讯。使用串接电感的方式则是会使得品质因子Q值会较差，且转阻放大器的面积会较大。发明内容本发明提供了通过一共栅极晶体管作为输入阻抗，并适应性调整输入阻抗的宽频转阻放大器电路。本发明提供了一种宽频转阻放大器电路。所述宽频转阻放大器电路包括一共栅极晶体管、一偏压电流控制电路以及一放大器电路。偏压电流控制电路会耦接所述共栅极晶体管的一源极。所述放大器电路会耦接所述共栅极晶体管的一漏极。所述偏压电流控制电路根据所述放大器电路的一输出信号，调整所述宽频转阻放大器电路的一输入阻抗。在一实施例中，所述宽频转阻放大器电路，还包括一并联尖峰调整电路。所述并联尖峰调整电路耦接所述共栅极晶体管的漏极。在一实施例中，所述并联尖峰调整电路包括一电阻以及一电感串接。在一实施例中，所述偏压电流控制电路包括一偏压晶体管以及一偏压调整电路。在一实施例中，所述偏压调整电路包括一比较器。所述比较器比较所述放大器电路的输出信号和一参考信号，以产生一调整信号。在一实施例中，所述偏压晶体管耦接所述共栅极晶体管的源极，且根据所述调整信号调整所述偏压晶体管的栅极偏压。当所述偏压晶体管的栅极偏压被调整时，所述共栅极晶体管的一偏压电流被改变，以调整所述输入阻抗。在一实施例中，所述放大器电路是一多级放大器电路。关于本发明其他附加的特征与优点，此领域的熟悉技术人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本案实施方法中所揭露的宽频转阻放大器电路，做些许的更动与润饰而得到。附图说明图1是本发明宽频转阻放大器电路的方块图；图2是本发明宽频转阻放大器电路的电路图；图3是本发明偏压调整电路的电路图；图4是本发明放大器电路的电路图。【符号说明】100宽频转阻放大器电路；110共栅极晶体管；120偏压电流控制电路；121偏压晶体管；122偏压调整电路；130放大器电路；140并联尖峰调整电路；200光二极管；300比较器；Cds寄生电容；C1～C13电容；L1～L9电感M1～M3晶体管；PIN输入端；POUT输出端；R1～R11电阻；VD1、VD2漏极电源；VG1栅极电源；VG2调整电压；Vout输出电压；Vref参考电压。具体实施方式本章节所叙述的是实施本发明的最佳方式，目的在于说明本发明的精神而非用以限定本发明的保护范围，本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。图1是本发明宽频转阻放大器电路的方块图。本发明宽频转阻放大器电路100可应用于一光接收器或一射频宽频放大器，但本发明不以此为限。在本发明中的实施例是以宽频转阻放大器电路100应用在光接收器来做说明。如图1所示，宽频转阻放大器电路100中可包括了一共栅极晶体管commongatetransistor110、一偏压电流控制电路120，以及一放大器电路130。在图1中的方块图，是为了方便说明本发明的实施例，但本发明并不以此为限。所述宽频转阻放大器电路100亦可包括其他元件。如图1所示，所述偏压电流控制电路120会耦接至所述共栅极晶体管110的源极，且所述放大器电路130耦接至所述共栅极晶体管110的漏极。所述共栅极晶体管110的漏极耦接一漏极电源VD1，且所述共栅极晶体管110的栅极耦接一栅极电源VG1。此外，所述共栅极晶体管110的源极与所述偏压电流控制电路120间耦接一光二极管photodiode200。所述光二极管200将接收到的光信号转换为电流信号，并把电流信号传送至所述宽频转阻放大器电路100的输入端PIN。在一实施例中，所述共栅极晶体管110可用来将来自所述光二极管200的电流信号转换为一电压信号。所述共栅极晶体管110可作为所述宽频转阻放大器电路100的一输入阻抗。所述输入阻抗根据所述共栅极晶体管110的尺寸和操作电流的不同而做适应性的调整。在一实施例中，所述偏压电流控制电路120根据所述放大器电路130的一输出信号，产生一调整信号。所述调整信号可用来调整所述共栅极晶体管110的偏压电流，以改变输入阻抗，以使得输入阻抗和所述光二极管200会达成阻抗匹配，以增加信号传输的效益。更详细的内容会在底下做说明。图2是本发明宽频转阻放大器电路的电路图。在图2中的电路图，是为了说明本发明的实施例，但本发明并不以此为限。如图2所示，所述宽频转阻放大器电路100还可包括一电阻R2以及电容C1和C2。所述漏极电源VD1会耦接至一接地以及所述电容C1，且所述栅极电源VG1会耦接至一接地以及所述电阻R2。所述电阻R2会耦接所述共栅极晶体管110的栅极，以及串联所述电容C2。所述电容C2还会耦接至一接地。如图2所示，所述宽频转阻放大器电路100的偏压电流控制电路120可包括一偏压晶体管121、一偏压调整电路122、一电阻R3以及一电容C3。所述偏压晶体管121的栅极会耦接至所述偏压调整电路122。电阻R3会耦接所述偏压晶体管121的栅极，以及串联电容C3。电阻R3还会耦接偏压调整电路122以及一接地。此外，在本实施例中，所述宽频转阻放大器电路100还可包括一并联尖峰shunt-peaking调整电路140，且所述并联尖峰调整电路140耦接所述共栅极晶体管110的漏极。在一实施例中，所述偏压调整电路122根据从所述宽频转阻放大器电路100的输出端POUT或从放大器电路130输出的输出信号，产生一调整信号，并将所述调整信号传送至所述偏压晶体管121的栅极，以调整所述偏压晶体管121的栅极偏压。当所述偏压晶体管121的栅极偏压被调整后，所述共栅极晶体管110的偏压电流会跟着改变，以使得输入阻抗因而被调整。因此，当输入阻抗和所述光二极管200未达成阻抗匹配时例如：串接的光二极管200的型号和原先串接的光二极管的型号不同，或操作频率不同时，调整后的输入阻抗将会和光二极管200达成阻抗匹配。底下将以图3为例来做说明。图3是本发明偏压调整电路的电路图。在图3中的电路图，是为了说明本发明的实施例，但本发明并不以此为限。如图3所示，所述偏压调整电路122可包括一比较器300、一电阻R4以及一电容C4。电阻R4会耦接所述比较器300的一输入端以及所述宽频转阻放大器电路100的输出端POUT，以及串联电容C4。电容C4还会耦接至一接地。所述比较器300的输入端接收来自所述放大器电路130的输出端的输出信号即输出电压Vout，以及所述比较器300的另一接收端接收一参考信号即参考电压Vref。接着，所述比较器300比较所述放大器电路130的输出端的输出信号和所述参考信号，以产生一调整信号即调整电压VG2，并将所述调整信号输出至所述偏压晶体管121。举例来说，当输入阻抗将和光二极管200未达成阻抗匹配，造成所述放大器电路130的输出端下降，所以所述输出电压Vout也会下降，所述比较器300经比较所述输出电压Vout和所述参考电压Vref后，就会将所述调整电压VG2提高。当所述偏压晶体管121的栅极收到调整的调整电压VG2后，所述偏压晶体管121的栅极偏压就会被改变。当所述偏压晶体管121的栅极偏压被改变后，所述共栅极晶体管110的偏压电流亦会改变，因而使得输入阻抗将适应性地被进行调整。因此，经调整后的输入阻抗将可和光二极管200达成阻抗匹配。回到图2，在一实施例中，所述并联尖峰调整电路140可包括一电阻R1以及一电感L1串连。所述并联尖峰调整电路140补偿所述共栅极晶体管110的漏极和源极间的寄生电容Cds所产生的影响，以增加所述宽频转阻放大器电路100的操作频宽。在一实施例中，所述放大器电路130可用来放大所述共栅极晶体管110输入的信号。在一实施例中，所述放大器电路130可为一多级放大器电路。图4是本发明放大器电路的电路图。如图4所示，所述放大器电路130可为一4级放大器电路，但本发明并不以此为限。所述放大器电路130包括晶体管M1、M2以及M3、电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10以及R11、电容C5、C6、C7、C8、C9以及C10，以及电感L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9。一漏极电源VD2会耦接所述晶体管M1、M2以及M3的漏极。所述电容C5、C6、C7都会耦接所述漏极电源VD1以及一接地。所述电阻R5会和所述电感L2串联，且耦接至所述晶体管M1的漏极。所述电阻R6会和所述电感L3串联，且耦接至所述晶体管M2的漏极。所述电阻R7会和所述电感L4串联，且耦接至所述晶体管M3的漏极。所述电阻R8会和所述电感L5串联，且耦接至所述宽频转阻放大器电路100的输出端POUT。所述晶体管M1的栅极会经由串联的所述电容C8以及所述电感L6耦接至所述共栅极晶体管110的漏极。所述晶体管M1的漏极会经由串联的所述电容C9以及所述电感L7耦接至所述晶体管M2的栅极。所述晶体管M2的漏极会经由串联的所述电容C10以及所述电感L8耦接至所述晶体管M3的栅极。所述晶体管M3的漏极会经由所述电感L9耦接至所述宽频转阻放大器电路100的输出端POUT。所述晶体管M1、M2以及M3的源极都会耦接至一接地。此外，图4所示的所述放大器电路130会通过所述电阻R9、R10以及R11耦接至偏压电流控制电路120。所述电阻R9、R10以及R11会分别和电容C11、C12以及C13串联，并经由所述电容C11、C12以及C13耦接至一接地。本发明的共栅极晶体管110可被作为输入阻抗，且所述偏压电流控制电路120可根据所述宽频转阻放大器电路100对应所述光二极管输入的电流信号所产生的输入信号，改变所述共栅极晶体管110的偏压电流，以适应性地调整输入阻抗。因此，即使所述宽频转阻放大器电路100耦接不同型号的光二极管，或光二极管操作在不同的操作频率时，经适应性调整后的输入阻抗都可和光二极管达成阻抗匹配。此外，相较于传统宽频转阻放大器电路的设计，由于本发明所提出的宽频转阻放大器电路100是通过共栅极晶体管110来作为输入阻抗，因此所需制程的面积会较小。在本说明书及权利要求书中会使用到耦接及连接等词，以及他们的衍生词句。在特定的实施例中，连接用来代表二个或多个元件间互相有直接实体或电性接触。耦接是表示二个或多个元件是直接实体接触或电接触。但是，耦接亦可表示二个或多个元件相互间并非直接接触，但他们仍互相配合或互动。本说明书中所提到的“一实施例”或“实施例”，表示与实施例有关的所述特定的特征、结构、或特性是包含根据本发明的至少一实施例中，但并不表示它们存在于每一个实施例中。因此，在本说明书中不同地方出现的“在一实施例中”或“在实施例中”词组并不必然表示本发明的相同实施例。以上段落使用多种层面描述。显然的，本文的教示可以多种方式实现，而在范例中揭露的任何特定架构或功能仅为一代表性的状况。根据本文的教示，任何熟知此技艺的人士应理解在本文揭露的各层面可独立实作或两种以上的层面可以合并实作。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

权利要求：1.一种宽频转阻放大器电路，其特征在于，包括：一共栅极晶体管；一偏压电流控制电路，耦接所述共栅极晶体管的一源极；以及一放大器电路，耦接所述共栅极晶体管的一漏极，其中所述偏压电流控制电路根据所述放大器电路的一输出信号，调整所述宽频转阻放大器电路的一输入阻抗。2.根据权利要求1所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述共栅极晶体管将来自一光二极管的一电流信号转换为一电压信号。3.根据权利要求1所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，还包括：一并联尖峰调整电路，耦接所述共栅极晶体管的所述漏极。4.根据权利要求3所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述并联尖峰调整电路包括一第一电阻以及一第一电感串接。5.根据权利要求1所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述偏压电流控制电路包括一偏压晶体管以及一偏压调整电路，且所述偏压晶体管的一栅极耦接所述偏压调整电路。6.根据权利要求5所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述偏压电流控制电路还包括一第二电阻以及一第一电容，且所述第二电阻会耦接所述偏压晶体管的所述栅极，以及串联所述第一电容。7.根据权利要求6所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述偏压调整电路包括一比较器，且所述比较器比较所述放大器电路的所述输出信号和一参考信号，以产生一调整信号。8.根据权利要求7所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述偏压调整电路还包括一第三电阻以及一第二电容，且所述第三电阻会耦接所述宽频转阻放大器电路的一输出端，以及串联所述第二电容。9.根据权利要求7所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述偏压晶体管耦接所述共栅极晶体管的所述源极，且根据所述调整信号，所述偏压晶体管的一栅极偏压会被调整。10.根据权利要求9所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，当所述偏压晶体管的所述栅极偏压被调整时，所述共栅极晶体管的一偏压电流会被改变，以调整所述输入阻抗。11.根据权利要求1所述的宽频转阻放大器电路，其特征在于，所述放大器电路是一多级放大器电路，所述多级放大器电路耦接至所述偏压电流控制电路。

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