[发明专利]一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法

说明书

本发明公开了一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法，其中电路包括：差分输入跨导增强模块，包括差分放大单元、尾电流管，以及设置在差分放大单元和尾电流管之间的正反馈网络；正反馈网络由串联交叉耦合晶体管组成，用于提高差分放大单元的等效跨导；晶体管电容自举与增益调节模块，包括阻值可调的第一负载单元和由晶体管构成的增益自举电路，第一负载单元连接在电源与差分放大单元之间；输出驱动模块，输出驱动模块的输入端与差分放大单元的输出端连接，用于驱动负载。本发明在差分输入跨导增强模块中，通过串联交叉耦合电路来提高差分放大管的等效跨导，提高了运放的增益。本发明可广泛应用于模拟集成电路领域。

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，尤其涉及一种单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)由于良好的均匀性、较低的工艺制备温度、柔韧性以及低成本等特点，成为新一代传感器、放大器和柔性集成电路的新兴前沿研究领域。然而，薄膜晶体管电路的应用存在一些挑战。首先，薄膜晶体管(TFT)只有单类型管，要么全N型，要么全P型，因此与传统PN互补结构的电路拓扑结构存在明显不同，需要专门的单类型晶体管拓扑结构。其次，相比于硅基工艺，薄膜晶体管(TFT)的迁移率较低、电流驱动能力和跨导较低。

现有的以二极管接法的MOS管为负载的TFT共源放大器的增益为10dB左右，这无法满足模拟前端电路对小信号放大的需求。而目前提高增益的技术主要包括正反馈技术和电容自举结构两类。正反馈技术增加了电路复杂度，并且由于仿真及工艺实现上的偏差，实际制造的电路可能难以保证反馈电路的环路稳定性，导致自激振荡；现有的电容自举结构，能做到不破坏电路的稳定性，但需要消耗较大的电路物理实现面积。

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单类型晶体管的增益可调放大电路、系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种单类型晶体管的增益可调放大电路，包括：

差分输入跨导增强模块，包括差分放大单元、尾电流管，以及设置在所述差分放大单元和尾电流管之间的正反馈网络；所述正反馈网络由串联交叉耦合晶体管组成，用于提高差分放大单元的等效跨导；所述差分放大单元的输入端用于接收输入信号；

晶体管电容自举与增益调节模块，包括阻值可调的第一负载单元和由晶体管构成的增益自举电路，所述第一负载单元连接在电源与所述差分放大单元之间；

输出驱动模块，所述输出驱动模块的输入端与所述差分放大单元的输出端连接，用于驱动负载。

进一步地，所述差分放大单元包括第一晶体管和第二晶体管；所述正反馈网络包括第三晶体管和第四晶体管；

所述尾电流管为第五晶体管；

所述第一晶体管的栅极作为差分输入跨导增强模块输入端的一端，漏极作为差分输入跨导增强模块输出端的一端，源极通过第三晶体管连接至第五晶体管的漏极；

所述第二晶体管的栅极作为差分输入跨导增强模块输入端的另一端，漏极作为差分输入跨导增强模块输出端的另一端，源极通过第四晶体管连接至第五晶体管的漏极；

所述第三晶体管的栅极连接至第二晶体管的源极，所述第四晶体管的栅极连接至第一晶体管的源极；

所述第五晶体管的栅极连接第一偏置电压，源极接地。

进一步地，所述第一负载单元包括控制电路和多个并联的阻抗单元，所述阻抗单元包括串联的开关管和第六晶体管；

第六晶体管的栅极与所述增益自举电路的输出端连接，源极与所述差分放大单元的输出端连接，漏极通过开关管连接至电源；

所述控制电路用于控制开关管的工作状态。