[发明专利]一种用于高速微弱光电信号探测的全定制芯片设计方法

摘要

本发明公开了一种用于高速微弱光电信号探测的全定制CMOS芯片设计方案。本发明采用全定制的CMOS芯片实现单片集成下的放大处理电路。RGC跨阻放大器作为与探测器互连的前端放大器，用改进型的Cherry-Hooper结构作为宽带电压放大器，中间插入MOS_L模块用于扩展带宽，输出端采用开环比较器式单端输出方式。基于模拟集成电路EDA平台，提出了各模块之间互连的设计方法。

主权项

一种用于高速微弱光电信号探测的全定制芯片设计方法，该芯片由前置的RGC跨阻放大器，MOS_L的带宽展宽结构，改进型的切瑞‑霍伯宽带放大器，单端的输出组成，其特征在于该芯片的设计方法步骤如下：a.光电探测器的结电容大小2pf‑5pf和脉冲电流范围100nA‑10μA，设计出电流源和电容并联的输入模块；b.根据采用光电探测器的工作电压反向偏压5v，调节RGC输入端的电压值约为电源电压5v的一半；c.根据RGC的输出端电压与MOS_L结构后的输出电压值选择Rf为10MΩ实现跨阻反馈，MOS_L结构中通过改变电阻R4的大小，调节范围在1KΩ‑1MΩ之间，在保证频幅曲线光滑的前提下选择合适的带宽扩展程度。最后通过调节M4、M5的宽长比，获得1.5‑2.5V的直流电平；d.调节改进型切瑞‑霍伯单元放大器内部的电阻R1R2比值与晶体管宽长比，使得输入输出的直流电平相同，此处直流电平尽量接近MOS_L输出电平，单元结构中通过R1、R2的比值调节来提高增益保证带宽；f.根据输出端将驱动的电容值为10pf以上负载以及单端要求，选用双端转单端的比较器电路模块实现单端输出，并且给出1v以上的电压摆幅。