一种微电流检测电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电子电路【技术领域】，具体是涉及一种高速微电流检测电路。本发明的微电流检测电路，包括依次连接的光电二极管、跨阻放大器、电平移位电路、差动放大器、比较器和缓冲器。本发明的有益效果为，可以将延迟时间降低至10ns之内，同时能够有效避免由于扰动对参考电路与探测电路影响的不同，导致电路误触发，还能对电压信号整形，使速率进一步得到提高并且提高对负载的驱动能力。本发明尤其适用于高速微电流检测电路。
【专利说明】—种微电流检测电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子电路【技术领域】，具体的说是涉及一种高速微电流检测电路。
【背景技术】
[0002]在高速光纤通信中，光电二极管接收到光后产生微弱电流信号，前级电路将其转化为电压信号并进行放大输出。前级的微电流检测电路的性能对其有着至关重要的影响。其核心是通过跨阻放大器检测光电管产生的微小电流，将其转换为电压信号放大输出。跨阻放大器是前级检测电路的关键结构，为避免信号受后级噪声的影响而增加误码率，通常前级放大器需要较高的增益。另一方面，微电流检测电路需要较高的响应速度，因此需要合适的带宽性能。而传统的微电流检测器中，由于光电二极管寄生电容大，不能隔离输入电容，因此存在增益和带宽不够大的问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的，就是针对上述的传统微电流检测器存在的问题，提出一种高增益，高带宽，低功耗的高速微电流检测电路。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种微电流检测电路，如图1所示，包括依次连接的光电二极管、跨阻放大器、电平移位电路、差动放大器、比较器和缓冲器；
[0005]如图2所示，所述跨阻放大器由电阻Rl、R2、R3、R4和NMOS管Ml、M2构成；M1的漏极通过Rl接电源VDD，其栅极依次通过R3、R4接地VSS，其源极接地VSS ；M2的栅极接Ml的漏极，其漏极通过R2接电源VDD，其源极通过R4接地VSS ；
[0006]所述光电二极管的负极接电源VDD，其正极接Ml的栅极；
[0007]所述电平移位电路由PMOS管M3、M4、M5、M6、M8、M9和NMOS管M7、MlO构成；M3、M4、M5和M6的源极接电源VDD，M3、M4、M5和M6的栅极互连，M3的栅极和漏极互连，M3的漏极接M7的漏极；M7的源极接地VSS，其栅极接Ml和M9的栅极；M4的漏极接M8的源极；M8的栅极接M2的源极，其漏极接地VSS ；M5的漏极接M9的源极；M9的漏极接地VSS ；M6的漏极接MlO的漏极和栅极，MlO的源极接地VSS ；
[0008]所述差动放大器由依次连接的第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器构成，其中第一级放大器由电阻R5、R6和NMOS管M11、M12、M13构成；M12的漏极通过R5接电源VDD，其栅极接M5的漏极和M9的源极；M13的漏极通过R6接电源VDD，其栅极接M4的漏极和M8的源极；M12和M13的源极共同接Mll的漏极；M11的栅极接MlO的栅极，其源极接地 VSS ；
[0009]第二级放大器由电阻R7、R8和NMOS管M14、M15、M16构成；M15的漏极通过R7接电源VDD，其栅极接M12的漏极；M16漏极通过R8接电源VDD，其栅极接M8的源极；M15和M16的源极共同接M14的漏极；M14的栅极接MlO和Mll的栅极，其源极接地VSS ；
[0010]第三级放大器由电阻R9、R10和NMOS管M17、M18、M19构成；M18的漏极通过R9接电源VDD，其栅极接M15的漏极；M19的漏极通过RlO接电源VDD，其栅极接M16的漏极；M18和M19的源极共同接M17的漏极；M17的栅极接M14、MlO和Mll的栅极，其源极接地VSS ；
[0011]比较器的正向输入端接M18的漏极、反向输入端接M19的漏极、输出端接缓冲器。
[0012]本发明的有益效果为，可以将延迟时间降低至IOns之内，同时能够有效避免由于扰动对参考电路与探测电路影响的不同，导致电路误触发，还能对电压信号整形，使速率进一步得到提闻并且提闻对负载的驱动能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的微电流监测电路的逻辑结构示意框图；
[0014]图2是本发明的微电流监测电路的电路结构示意图；
[0015]图3是前级跨阻放大器的小信号等效原理示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例，详细描述本发明的技术方案:
[0017]如图1所示，本发明的微电流检测电路，包括依次连接的光电二极管、跨阻放大器、电平移位电路、差动放大器、比较器和缓冲器。
[0018]如图2所示，所述跨阻放大器由电阻Rl、R2、R3、R4和NMOS管Ml、M2构成；M1的漏极通过Rl接电源VDD，其栅极依次通过R3、R4接地VSS，其源极接地VSS ；M2的栅极接Ml的漏极，其漏极通过R2接电源VDD，其源极通过R4接地VSS ；
[0019]所述光电二极管的负极接电源VDD，其正极接Ml的栅极；
[0020]所述电平移位电路由PMOS管M3、M4、M5、M6、M8、M9和NMOS管M7、MlO构成；M3、M4、M5和M6的源极接电源VDD，M3、M4、M5和M6的栅极互连，M3的栅极和漏极互连，M3的漏极接M7的漏极；M7的源极接地VSS，其栅极接Ml和M9的栅极；M4的漏极接M8的源极；M8的栅极接M2的源极，其漏极接地VSS ；M5的漏极接M9的源极；M9的漏极接地VSS ；M6的漏极接MlO的漏极和栅极，MlO的源极接地VSS ；
[0021]所述差动放大器由依次连接的第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器构成，其中第一级放大器由电阻R5、R6和NMOS管M11、M12、M13构成；M12的漏极通过R5接电源VDD，其栅极接M5的漏极和M9的源极；M13的漏极通过R6接电源VDD，其栅极接M4的漏极和M8的源极；M12和M13的源极共同接Mll的漏极；M11的栅极接MlO的栅极，其源极接地 VSS ；
[0022]第二级放大器由电阻R7、R8和NMOS管M14、M15、M16构成；M15的漏极通过R7接电源VDD，其栅极接M12的漏极；M16漏极通过R8接电源VDD，其栅极接M8的源极；M15和M16的源极共同接M14的漏极；M14的栅极接MlO和Mll的栅极，其源极接地VSS ；
[0023]第三级放大器由电阻R9、R10和NMOS管M17、M18、M19构成；M18的漏极通过R9接电源VDD，其栅极接M15的漏极；M19的漏极通过RlO接电源VDD，其栅极接M16的漏极；M18和M19的源极共同接M17的漏极；M17的栅极接M14、MlO和Mll的栅极，其源极接地VSS ；
[0024]比较器的正向输入端接M18的漏极、反向输入端接M19的漏极、输出端接缓冲器。
[0025]本发明的工作原理为:
[0026]1、静态工作点[0027]如图2所示，对于跨阻放大器TIA，静态工作时R3上不经过电流，所以Ml管电流为
【权利要求】
1.一种微电流检测电路，其特征在于，包括依次连接的光电二极管、跨阻放大器、电平移位电路、差动放大器、比较器和缓冲器； 所述跨阻放大器由电阻Rl、R2、R3、R4和NMOS管Ml、M2构成；M1的漏极通过Rl接电源VDD，其栅极依次通过R3、R4接地VSS，其源极接地VSS ；M2的栅极接Ml的漏极，其漏极通过R2接电源VDD，其源极通过R4接地VSS ； 所述光电二极管的负极接电源VDD，其正极接Ml的栅极； 所述电平移位电路由PMOS管M3、M4、M5、M6、M8、M9和NMOS管M7、M10构成；M3、M4、M5和M6的源极接电源VDD，M3、M4、M5和M6的栅极互连，M3的栅极和漏极互连，M3的漏极接M7的漏极；M7的源极接地VSS，其栅极接Ml和M9的栅极；M4的漏极接M8的源极；M8的栅极接M2的源极，其漏极接地VSS ；M5的漏极接M9的源极；M9的漏极接地VSS ；M6的漏极接MlO的漏极和栅极，MlO的源极接地VSS ； 所述差动放大器由依次连接的第一级放大器、第二级放大器和第三级放大器构成，其中第一级放大器由电阻R5、R6和NMOS管Mil、M12、M13构成；M12的漏极通过R5接电源VDD,其栅极接M5的漏极和M9的源极；M13的漏极通过R6接电源VDD，其栅极接M4的漏极和M8的源极；M12和M13的源极共同接Mll的漏极；M11的栅极接MlO的栅极，其源极接地VSS ； 第二级放大器由电阻R7、R8和NMOS管M14、M15、M16构成；M15的漏极通过R7接电源VDD,其栅极接M12的漏极；M16漏极通过R8接电源VDD，其栅极接M8的源极；M15和M16的源极共同接M14的漏极；M14的栅极接MlO和Mll的栅极，其源极接地VSS ； 第三级放大器由电阻R9、RlO和 NMOS管M17、M18、M19构成；M18的漏极通过R9接电源VDD，其栅极接M15的漏极；M19的漏极通过RlO接电源VDD，其栅极接M16的漏极；M18和M19的源极共同接M17的漏极；M17的栅极接M14、M10和Mll的栅极，其源极接地VSS ； 比较器的正向输入端接M18的漏极、反向输入端接M19的漏极、输出端接缓冲器。
【文档编号】G01R19/00GK103901253SQ201410150198
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】周泽坤, 张瑜, 董渊, 石跃, 明鑫, 王卓, 张波 申请人:电子科技大学