IrDA中高增益CMOS共栅前置放大器

     摘要：提出了一种应用于IrDA的高增益CMOS共栅前置放大器。与传统的共源共栅结构不同，该电路采用宽摆幅共源共栅作负载以获得高增益。从理论上对电路的可行性进行了分析，采用CSMC 0．6um CMOS工艺的仿真结果表明该电路具有110．3dB欧母的增益，105kHz的带宽，电路功耗仅为200uW。

　　l 引 言

　　IrDA红外线收发器，由一个波长为0．85um一0．90um的红外线发光二极管，一个硅晶PIN光检二极管(Photodiode)及一个专用集成电路(ASIC)组合而成。作为接收端的接收电路需要将光电二极管接收光信号后转换成的电流信号进行放大，这是因为该电流信号非常微弱。所以，接收电路主要的功能就是将微弱的电流信号放大成后续电路可以接收的电压信号。前置放大器就是实现这种功能的电路。

　　正是由于前置放大器的输入信号非常弱，因此要求前置放大器具有较大的增益以及与应用系统相匹配的带宽。由于红外传输速度不是很高，所以应用于IrDA的前置放大器要求具有很大的增益和动态范围。前置放大器是接收器中关键的模块，它的性能在很大程度上决定了接收器的性能，如灵敏度、噪声、速度等。

　　众所周知，CMOS工艺具有集成度高、成本低、功耗低等优点，基于这些优点，采用CMOS工艺的前置放大器被广泛地应用。

　　在高速接收电路中，由于其要求处理数据的速度很高(几GHz)，故应用于高速接收电路的前置放大器一般带有反馈网络，这样能大大减小输入电阻，提高带宽。而应用于红外的接收电路，要求处理数据的速度较低(几十kHz)，故前置放大器可以采用不带有反馈网络的结构以提高增益¨ 。为了把微弱电流转换成可以接收的电压，同时满足带宽要求，可以采用不带有反馈网络的共栅前置放大器。

　　传统共栅前置放大器中，一般都是利用电阻作负载，由于电阻会消耗很大的电压裕度，因此放大倍数很难做得很大，同时，电阻受温度的影响比较大，在标准CMOS工艺中制作电阻也比较困难。为了获得高增益，同时使得电路工作更稳定，采用了宽摆幅共源共栅作负载，并在此基础上对电路进行优化，以实现高增益。

　　采用CSMC 0．6um CMOS工艺的仿真结果表明该电路具有110．3dB欧母的增益，105kHz的带宽，电路功耗仅为200uW，具有很高的增益，同时能够满足传输速度的要求。

　　2 传统结构的共栅前置放大器

　　传统结构的共栅前置放大器的拓扑结构如图1所示。

图1 传统结构的共栅前置放大器

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