跨阻放大器及光接收模组制造技术

本发明专利技术提供一种跨阻放大器及光接收模组，包括：输入电感，放大模块及反馈模块；其中，所述输入电感的第一端作为所述跨阻放大器的光电流输入端，第二端连接所述放大模块的输入端；所述反馈模块的一端连接所述放大模块的输出端，另一端连接所述输入电感的第一端。本发明专利技术的跨阻放大器及光接收模组通过在跨阻放大器的输入端和放大器的输入端之间串联一个电感，用以补偿放大器的输入电容带来的带宽损失，使得总的输入等效节点电容减小，从而可以突破工艺限制，在电路层级拓展工艺本身器件（NMOS或PMOS）等的频率限制，提升光接收机带宽；同时避免了LC振铃问题。同时避免了LC振铃问题。同时避免了LC振铃问题。

【技术实现步骤摘要】
跨阻放大器及光接收模组


[0001]本专利技术涉及光通信
，特别是涉及一种跨阻放大器及光接收模组。

技术介绍

[0002]光通信就是以光波为载波的通信技术，其具有传输频带宽、通信容量大和抗电磁干扰能力强等优点，被越来越广泛应用于通信领域。
[0003]如图示1所示为光通信应用中常见的光接收机连接方式，光电二极管PD连接到跨阻放大器TIA的输入端口，光电二极管PD产生电流信号给跨阻放大器TIA放大，并输出电压信号；如图2所示为上述光接收机的等效电路。输入总电容Ctol满足：Ctol=Cpd+Cin，其中，Cpd为光电二极管PD的节电容，Cin为放大器的等效输入电容。光接收带宽f
3dB
满足：，其中，Zin为放大器的输入阻抗，Rf为跨阻放大器TIA的跨阻增益， A0为放大器增益。
[0004]由此可见，光接收机带宽受到Cpd，Cin，Rf，A0的共同影响。Cpd受限于光电二极管PD的工艺。减小跨阻放大器TIA的跨阻增益Rf虽然可以提升带宽，但会增大噪声信号，因此Rf取值不能太小。集成电路工艺的特征频率ft满足：，其中，gm为跨导，与A0正相关；A0与Cin在特定的传输速率要求下，取值受限于选定的芯片工艺和功耗，A0取值不能太大，Cin也做不小。
[0005]基于上述情况，为了弥补工艺成本的限制，在不影响光接收机其它性能前提下，非常有必要改进传统跨阻放大器的电路架构，才能提升光接收机带宽，改善系统传输性能。

技术实现思路

[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种跨阻放大器及光接收模组，用于解决现有技术中光接收机带宽受限于工艺成本的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种跨阻放大器，所述跨阻放大器至少包括：输入电感，放大模块及反馈模块；其中，所述输入电感的第一端作为所述跨阻放大器的光电流输入端，第二端连接所述放大模块的输入端；所述反馈模块的一端连接所述放大模块的输出端，另一端连接所述输入电感的第一端。
[0008]可选地，所述放大模块的输入阻抗满足：Zin=SL+1/SC；其中，Zin为所述放大模块的输入阻抗，SL为所述输入电感的阻抗，1/SC为所述放
大模块的等效输入电容的阻抗。
[0009]更可选地，所述放大模块为共源共栅结构。
[0010]更可选地，所述放大模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、负载及电流源；所述第一NMOS管的源极接地、栅极作为所述放大模块的输入端、漏极连接所述第二NMOS管的源极；所述第二NMOS管的栅极接收一预设电压，漏极作为所述放大模块的输出端并经由所述负载连接至电源电压；所述第三NMOS管的漏极连接所述电源电压，栅极连接所述放大模块的输出端，源极经由所述电流源接地。
[0011]更可选地，所述负载包括串联的电阻及电感。
[0012]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种光接收模组，所述光接收模组至少包括：光电探测器及上述跨阻放大器；所述光电探测器的一端接收偏置电压，另一端连接所述跨阻放大器的光电流输入端。
[0013]可选地，所述光电探测器包括光电二极管，所述光电二极管的阴极连接所述偏置电压，所述光电二极管的阳极连接所述跨阻放大器的光电流输入端。
[0014]更可选地，所述光电二极管包括雪崩光电二极管。
[0015]更可选地，所述偏置电压与所述光电探测器之间还设置有滤波电路。
[0016]更可选地，所述跨阻放大器的总等效输入电容满足：；其中，Ctol_new为所述跨阻放大器的总等效输入电容，Cpd为所述光电探测器的节电容，L为所述跨阻放大器中输入电感的电感值，Cin为所述跨阻放大器中放大模块的等效输入电容。
[0017]更可选地，所述光接收模组的带宽满足：；
其中，f
3dB
_new为所述光接收模组的
‑
3dB带宽，Zin为所述放大模块的输入阻抗，Rf为所述跨阻放大器中反馈模块的跨阻增益，A0为所述放大模块的增益。
[0018]如上所述，本专利技术的跨阻放大器及光接收模组，具有以下有益效果：本专利技术的跨阻放大器及光接收模组通过在跨阻放大器的输入端和放大器的输入端之间串联一个电感，用以补偿放大器的输入电容带来的带宽损失，使得总的输入等效节点电容减小，从而可以突破工艺限制，在电路层级拓展工艺本身器件（NMOS或PMOS）等的频率限制，提升光接收机带宽；同时避免了LC振铃问题。
附图说明
[0019]图1显示为现有技术中的光接收机的结构示意图。
[0020]图2显示为现有技术中的光接收机的等效电路示意图。
[0021]图3显示为一种拓展带宽的光接收机的结构示意图。
[0022]图4显示为图3的光接收机的等效电路示意图。
[0023]图5显示为本专利技术的光接收模组的等效电路示意图。
[0024]图6显示为本专利技术的放大模块的结构示意图。
[0025]图7显示为本专利技术的光接收模组的结构示意图。
[0026]图8显示为本专利技术的输入阻抗的示意图。
[0027]图9显示为未添加输入电感的光接收模组与本专利技术的光接收模组的阻抗曲线示意图。
[0028]图10显示为未添加输入电感的光接收模组与本专利技术的光接收模组的频率响应曲线示意图。
[0029]元件标号说明1
‑
跨阻放大器；2
‑
跨阻放大器；21
‑
放大模块；211
‑
负载；22
‑
反馈模块。
具体实施方式
[0030]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。
[0031]请参阅图3~图10。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0032]如图3所示，为了拓展带宽，在光电二极管PD与跨阻放大器1之间直接串联一个电感L；如图4所示为图3光接收机的等效电路图，在所述跨阻放大器1的输入点形成LC谐振，进而实现对光接收机带宽的拓展。这种方法虽然可以将带宽做大，但是会引入较大的信号振铃，使得波形失真，从而会产生一定的误码率损失；对于多电平的调制信号（比如PAM4），眼图性能劣化更大，实用性较低。同时，该结构并未对核心放大器11及其等效输入电容Cin进行改进，因此，最大提升带宽仍然受限于选定的芯片工艺和功耗。
[0033]为此，本专利技术提供一种跨阻放大器及光接收模组，能有效拓展带宽，不受限于芯片工艺和功耗，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨阻放大器，其特征在于，所述跨阻放大器至少包括：输入电感，放大模块及反馈模块；其中，所述输入电感的第一端作为所述跨阻放大器的光电流输入端，第二端连接所述放大模块的输入端；所述反馈模块的一端连接所述放大模块的输出端，另一端连接所述输入电感的第一端。2.根据权利要求1所述的跨阻放大器，其特征在于：所述放大模块的输入阻抗满足：Zin=SL+1/SC；其中，Zin为所述放大模块的输入阻抗，SL为所述输入电感的阻抗，1/SC为所述放大模块的等效输入电容的阻抗。3.根据权利要求1或2所述的跨阻放大器，其特征在于：所述放大模块为共源共栅结构。4.根据权利要求3所述的跨阻放大器，其特征在于：所述放大模块包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、负载及电流源；所述第一NMOS管的源极接地、栅极作为所述放大模块的输入端、漏极连接所述第二NMOS管的源极；所述第二NMOS管的栅极接收一预设电压，漏极作为所述放大模块的输出端并经由所述负载连接至电源电压；所述第三NMOS管的漏极连接所述电源电压，栅极连接所述放大模块的输出端，源极经由所述电流源接地。5.根据权利要求4所述的跨阻放大器，其特征在于：所述负载包括串联的电阻及电感。6.一种光接收模组，其特征在于，所述光接收模组至少包括：光电探测器及如权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘盛富，杨超，刘筱伟，尹杰，刘森，
申请(专利权)人：微龛广州半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：