摘要：提出了一種應(yīng)用于IrDA的高增益CMOS共柵前置放大器。與傳統(tǒng)的共源共柵結(jié)構(gòu)不同，該電路采用寬擺幅共源共柵作負載以獲得高增益。從理論上對電路的可行性進行了分析，采用CSMC 0．6um CMOS工藝的仿真結(jié)果表明該電路具有110．3dB歐母的增益，105kHz的帶寬，電路功耗僅為200uW。

　　l 引 言

　　IrDA紅外線收發(fā)器，由一個波長為0．85um一0．90um的紅外線發(fā)光二極管，一個硅晶PIN光檢二極管(Photodiode)及一個專用集成電路(ASIC)組合而成。作為接收端的接收電路需要將光電二極管接收光信號后轉(zhuǎn)換成的電流信號進行放大，這是因為該電流信號非常微弱。所以，接收電路主要的功能就是將微弱的電流信號放大成后續(xù)電路可以接收的電壓信號。前置放大器就是實現(xiàn)這種功能的電路。

　　正是由于前置放大器的輸入信號非常弱，因此要求前置放大器具有較大的增益以及與應(yīng)用系統(tǒng)相匹配的帶寬。由于紅外傳輸速度不是很高，所以應(yīng)用于IrDA的前置放大器要求具有很大的增益和動態(tài)范圍。前置放大器是接收器中關(guān)鍵的模塊，它的性能在很大程度上決定了接收器的性能，如靈敏度、噪聲、速度等。

　　眾所周知，CMOS工藝具有集成度高、成本低、功耗低等優(yōu)點，基于這些優(yōu)點，采用CMOS工藝的前置放大器被廣泛地應(yīng)用。

　　在高速接收電路中，由于其要求處理數(shù)據(jù)的速度很高(幾GHz)，故應(yīng)用于高速接收電路的前置放大器一般帶有反饋網(wǎng)絡(luò)，這樣能大大減小輸入電阻，提高帶寬。而應(yīng)用于紅外的接收電路，要求處理數(shù)據(jù)的速度較低(幾十kHz)，故前置放大器可以采用不帶有反饋網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以提高增益¨ 。為了把微弱電流轉(zhuǎn)換成可以接收的電壓，同時滿足帶寬要求，可以采用不帶有反饋網(wǎng)絡(luò)的共柵前置放大器。

　　傳統(tǒng)共柵前置放大器中，一般都是利用電阻作負載，由于電阻會消耗很大的電壓裕度，因此放大倍數(shù)很難做得很大，同時，電阻受溫度的影響比較大，在標準CMOS工藝中制作電阻也比較困難。為了獲得高增益，同時使得電路工作更穩(wěn)定，采用了寬擺幅共源共柵作負載，并在此基礎(chǔ)上對電路進行優(yōu)化，以實現(xiàn)高增益。

　　采用CSMC 0．6um CMOS工藝的仿真結(jié)果表明該電路具有110．3dB歐母的增益，105kHz的帶寬，電路功耗僅為200uW，具有很高的增益，同時能夠滿足傳輸速度的要求。

　　2 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共柵前置放大器

　　傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共柵前置放大器的拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的共柵前置放大器

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