專利名稱：增益自校正電路及帶有該增益自校正電路的光纖跨阻放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于光纖跨阻放大器的增益自校正技術(shù)，以降低其性能隨工藝參數(shù)變化的敏感度，提高該跨阻放大器批量生產(chǎn)的成品率，屬于光通信集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖通信是以光為信息載體，光纖作為傳輸媒介的一種通信傳輸方式，具有帶寬高、損耗低、受外界電磁干擾小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了網(wǎng)絡(luò)通信的主要形式。光纖通信主要由光網(wǎng)絡(luò)、光電轉(zhuǎn)換器件以及光通信集成電路等組成，其中光通信集成電路是連接光網(wǎng)絡(luò)與用戶終端之間的接口，是光纖通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的瓶頸。光收發(fā)模塊是光纖接入網(wǎng)的核心器件，主要包括接收模塊和發(fā)射模塊兩部分組成。其中發(fā)射模塊主要由激光驅(qū)動(dòng)電路和激光二極管(LD)兩部分組成，激光二極管將用戶發(fā)出的電信號(hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)發(fā)射出去，驅(qū)動(dòng)電路為激光二極管提供驅(qū)動(dòng)電流以確定輸出功率和速度。接收模塊主要由光電二極管(PD)、跨阻放大器和限幅放大器等幾部分組成，光電二極管接收網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓庑盘?hào)并將之轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，跨阻放大器將這個(gè)電流信號(hào)放大為電壓信號(hào)，然后限幅放大器對(duì)跨阻放大器的輸出信號(hào)進(jìn)一步放大，變成滿足用戶幅度要求的數(shù)字信號(hào)?？缱璺糯笃魇枪饫w通信系統(tǒng)模擬接收前端的核心電路，其噪聲大小直接決定了接收模塊的靈敏度，帶寬直接決定了接收模塊的信號(hào)傳輸速率，跨阻放大器的最大和最小輸入輸入信號(hào)決定了接收模塊的動(dòng)態(tài)范圍?？缱璺糯笃骱凸怆姸O管工作基本原理如

圖1所示，其中光電二極管接收網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓庑盘?hào)，并將這個(gè)光信號(hào)轉(zhuǎn)變成與之對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)Iin輸入到跨阻放大器。圖1中的 Cd是光電二極管的等效寄生電容，虛線框中部分是跨阻放大器。跨阻放大器由放大器A、反饋電阻&和晶體管Ml共同構(gòu)成。晶體管Ml的柵極電壓由AGC電路提供，AGC為Automatic Gain Control的簡(jiǎn)寫，中文含義是自動(dòng)增益控制。AGC電路的輸出電壓與輸入電流信號(hào)Iin 的幅度相關(guān)，當(dāng)輸入電流信號(hào)Iin較小時(shí)，AGC電路的輸出電壓為低電平，晶體管Ml不導(dǎo)通， 跨阻放大器的反饋電阻只有&，此時(shí)跨阻放大器的增益最大，輸入噪聲最小，具有較高的靈敏度。隨著輸入電流信號(hào)Iin的增強(qiáng)，AGC電路的輸出電壓逐漸升高直到升至使晶體管Ml 導(dǎo)通的觸發(fā)電壓，晶體管Ml導(dǎo)通并工作在線形區(qū)，晶體管Ml的導(dǎo)通電阻作為第二反饋電阻并聯(lián)在&兩端，降低跨阻放大器的總反饋電阻，通過(guò)降低增益來(lái)擴(kuò)展輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。 研究結(jié)果表明，當(dāng)晶體管Ml開啟以前，跨阻放大器的增益、帶寬和輸入噪聲都與反饋電阻& 直接相關(guān)，式(1)給出了該跨阻放大器的增益表達(dá)式，式( 給出了該跨阻放大器的帶寬表達(dá)式，式(3)給出了該跨阻放大器的輸入噪聲電流表達(dá)式即
權(quán)利要求
1.增益自校正電路，其特征在于，所述增益自校正電路包括第一PMOS晶體管(MPl)、第二 PMOS晶體管(MP2)、第三PMOS晶體管(MP3)、誤差放大器(Ae)、復(fù)制放大器(Ad) ,NMOS晶體管(MNl)、參考電流源(Ikef)、復(fù)制電阻(Rf D)、參考電阻(Rfef)、濾波電阻(Rfiu)和濾波電容(Cfilt)；第一 PMOS晶體管(MPl)的源極、第二 PMOS晶體管(MP2)的源極和第三PMOS晶體管 (MP3)的源極都連接電源VDD ??；第一 PMOS晶體管(MPl)的柵極、第二 PMOS晶體管(MP2) 的柵極和第三PMOS晶體管(MP； )的柵極連接在一起，且都與第一 PMOS晶體管(MPl)的漏極連接；第一 PMOS晶體管(MPl)的漏極連接參考電流源(Ikef)的正端，參考電流源(Ikef)的負(fù)端連接地線GND ??；第二 PMOS晶體管(MP》的漏極同時(shí)連接誤差放大器(Ae)的反相輸入端和參考電阻 (Rfef)的一端；參考電阻(Rfef)的另一端連接復(fù)制放大器(Ad)的輸出端；第三PMOS晶體管(MP； )的漏極同時(shí)連接誤差放大器(Ae)的同相輸入端和NMOS晶體管 (MNl)的漏極，NMOS晶體管(MNl)的柵極連接增益自校正電路的增益校正電壓VS輸出端， NMOS晶體管(MNl)的源極連接復(fù)制放大器(Ad)的輸出端；誤差放大器(Ae)的輸出端連接濾波電阻(Rfiu)的一端，濾波電阻(Rfiu)的另一端連接增益自校正電路的增益校正電壓VS輸出端，濾波電阻(I mT)的另一端還與濾波電容(Cfiu) 的一端相連，濾波電容(Cfiu)的另一端接地線GND ??；復(fù)制放大器(Ad)的輸入端和輸出端之間并聯(lián)復(fù)制電阻(RfJ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益自校正電路，其特征在于，濾波電阻(Rfiu)選用線性電阻或工作于線性區(qū)的MOS晶體管，濾波電容(Cfiu)選用線性電容或MOS電容。
3.帶有如權(quán)利要求1所述的增益自校正電路的光纖跨阻放大器，它包括單端放大器 (A)和第一晶體管(Ml)，其特征在于，它還包括第二晶體管(M2)和增益自校正電路，單端放大器(A)的輸入端接收光電二極管轉(zhuǎn)換的光電流信號(hào)(Iin)，單端放大器(A)的輸出端輸出放大的電壓信號(hào)Vot ；第一晶體管(Ml)并聯(lián)在單端放大器(A)的輸入端與輸出端之間，第一晶體管(Ml)的柵極由自動(dòng)增益電路的輸出電平AGC控制；第二晶體管(M》并聯(lián)在單端放大器(A)的輸入端與輸出端之間，第二晶體管(M2)的柵極電壓由增益自校正電路輸出的增益校正電壓VS控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自校正功能的光纖跨阻放大器，其特征在于，所述復(fù)制放大器(Ad)是根據(jù)單端放大器㈧復(fù)制獲得，所述復(fù)制放大器(Ad)與單端放大器㈧的尺寸相同，并且復(fù)制放大器(Ad)的輸出電壓Vd otit與單端放大器㈧的輸出電壓Vot相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自校正功能的光纖跨阻放大器，其特征在于，NMOS晶體管(MNl)與第二晶體管(M2)尺寸完全相同，并且NMOS晶體管(MNl)的導(dǎo)通電阻(Ron mni)與第二晶體管(M2)的導(dǎo)通電阻(Rfje)相等。
全文摘要
增益自校正電路及帶有該增益自校正電路的光纖跨阻放大器，屬于光通信集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決傳統(tǒng)跨阻放大器因閾值電壓的變化影響其跨阻增益的問(wèn)題。本發(fā)明所述增益自校正電路對(duì)跨阻放大器的增益進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整形成跨阻增益的工作在線性區(qū)的MOS晶體管的柵極電壓，令其柵源電壓隨著閾值電壓變化而變化，達(dá)到降低晶體管導(dǎo)通電阻隨加工工藝閾值電壓變化的目的。帶有上述增益自校正電路的光纖跨阻放大器，它包括單端放大器A和第一晶體管M1，它還包括第二晶體管M2和增益自校正電路，第二晶體管M2并聯(lián)在單端放大器A的輸入端與輸出端之間，第二晶體管M2的柵極電壓由增益自校正電路輸出的增益校正電壓VS控制。
文檔編號(hào)H03F3/08GK102497169SQ20111045336
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者張興寶, 李景虎 申請(qǐng)人:李景虎