單芯片極窄微弱脈沖檢測系統設計

2 主要電路模塊設計
2．1 共柵型放大器A1
本檢測系統第一級為了較完整地接收并放大從片外50Ω微帶線(xiàn)傳來(lái)的極窄脈沖信號，使用了輸入阻抗較低的共柵型放大器Al，見(jiàn)圖3。通過(guò)選取合適的寬長(cháng)比及偏置電流，M3、M4的跨導為20ms，A1的S11在1G帶寬內小于-10。R1、R2作為A1的負載，選用較為精確的高阻poly電阻，但其在工藝制作中仍會(huì )有較大的絕對偏差。第一級中信號較為微弱，A1中使用了共模反饋電路來(lái)穩定輸出端的直流成分，并抑制較低頻段的共模噪聲。

共模反饋電路中，M5的柵端通過(guò)R3、R4檢測輸出端的共模電平與Vref比較，將差值反饋于M11的柵端，進(jìn)而改變M3等放大器核心器件的電流，構成了負反饋環(huán)路。V1、Il等偏置均為片內帶隙基準電路部分產(chǎn)生。
2．2 前置放大器A2
本放大器核心部分為兩對差分對管：M21、M22的柵端接差分輸入脈沖信號，M23、M24的柵端分別接直流參考電壓Vref+、Vref-，輸出信號Vo2見(jiàn)式(1)。當脈沖信號Kin大于Vref時(shí)，Vo2為正，經(jīng)過(guò)后級電路模塊的放大及整形，輸出高電平(>1．79V)；反之輸出低電平(0．1V)。

2．3 使用有源電感的放大器A3
A3的電路結構見(jiàn)圖3。M33提高了放大器低頻增益的同時(shí)，顯著(zhù)增大了輸出端Vout-和輸入端共源放大管M3l的漏端之間的阻抗，阻隔了輸出端信號通過(guò)M3l的柵漏交疊電容Cgd_M31回流輸入端的通路，從而提高了放大器的穩定性；同時(shí)降低了M31柵端到其漏端的增益AM31使M31柵端的密勒等效電容Cmil(見(jiàn)式(2))大為降低，從而提高了放大器的帶寬。

由于SMIC 0．18μm工藝寄生電容的影響，A3作為本系統的主放大器，還需要電感特性器件來(lái)進(jìn)一步提高其帶寬達到1GHz。