跨阻抗放大器、光学接收器及电子装置的制作方法

本公开涉及跨阻抗放大器tia、光学接收器及电子装置的改进，确切来说涉及驱动负载的tia。

背景技术：

1、在光学数据链路中，通常是通过调制穿过光纤传播到链路末端的接收器的光学信号的振幅来对信息进行编码。接收器中的光电二极管生成与光学信号振幅成比例的电流。将此电流放大并转换成电压信号，接着可进一步放大并处理所述电压信号以确定已接收到的数据型式(pattern)。跨阻抗放大器tia可用于实施此种电流到电压的转换。

2、为了提高跨通信网络发送数据的速率，可提高光学信号的振幅调制的速率。调制速率越高，接收器中所需的带宽分量则会越高，以在不在连续的数据符号之间引入干扰(符号间干扰)的情况下忠实地再现所传输的信号。最优的接收器带宽通常介于符号速率的60％与70％之间。由于光学信号在传播穿过光纤时会衰减，因此到达接收器的信号的振幅可能非常小。

3、为了帮助接收器准确地确定数据型式，在维持足够的带宽的同时最小化由tia增加到所接收信号的噪声是有利的。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供一种用于将输入节点处的输入电流转换成输出节点处的输出电压的跨阻抗放大器tia，所述tia包括：第一放大器级，所述第一放大器级具有耦合到所述输入节点的第一输入端并且具有第一输出端；反馈路径，所述反馈路径在所述第一输出端与所述第一输入端之间；第二放大器级，所述第二放大器级在所述反馈路径中，具有第二输入端，所述第二输入端耦合到所述第一放大器级的所述第一输出端；反馈电阻器，所述反馈电阻器在所述反馈路径中，耦合在所述第二放大器级的输出端与所述第一放大器级的所述第一输入端之间；以及输出级，所述输出级包括：负载电阻器，所述负载电阻器耦合在第一参考电压节点与t线圈之间，所述t线圈包括串联耦合在电感器节点处的第一电感器和第二电感器，所述t线圈耦合在所述第一输出端与所述负载电阻器之间，所述电感器节点耦合到所述tia的所述输出节点。

2、所述t线圈可以是桥接t线圈。在此种情形中，所述t线圈还可包括耦合在所述第一输出端与所述负载电阻器之间的桥电容器。

3、所述第一参考电压节点可以是供应电压节点。

4、所述第一放大器级可包括跨导放大器。

5、所述第一放大器级可包括共发射极放大器，所述共发射极放大器包括第一双极性结型晶体管bjt，所述第一bjt具有：第一基极，所述第一基极耦合到所述第一放大器级的所述第一输入端；第一发射极，所述第一发射极耦合到第二参考电压节点；以及第一集电极，所述第一集电极耦合到所述第一放大器级的所述第一输出端。

6、所述第一放大器级可包括共射共基共发射极放大器。所述共射共基共发射极放大器可包括：共发射极bjt，所述共发射极bjt具有耦合到所述第一输入端的第一基极、耦合到第二参考电压的第一发射极、和第一集电极；共射共基bjt，所述共射共基bjt具有耦合到共射共基偏置电压节点的第二基极、耦合到所述第一集电极的第二发射极、和耦合到所述第一输出端的第二集电极。

7、所述第一放大器级可包括：第一bjt，所述第一bjt具有耦合到所述第一输入端的第三基极、耦合到所述第一输出端的第三集电极、和第三发射极；第二bjt，所述第二bjt具有耦合到第二参考电压节点的第四基极、耦合到第三参考电压节点的第四集电极、和第四发射极；以及电流源，所述第三发射极和所述第四发射极耦合到所述电流源。

8、所述第二放大器级优选地具有约等于1的电压增益。

9、所述第二放大器级可包括发射极跟随器放大器，所述发射极跟随器放大器包括第二bjt，所述第二bjt具有耦合到所述第一放大器级的所述第一输出端的第二基极、耦合到第四参考电压节点的第二集电极、和耦合到所述反馈电阻器的第二发射极。

10、所述第一放大器级可包括共源极放大器。所述共源极放大器可包括第一cmos装置，所述第一cmos装置具有：耦合到所述第一放大器级的所述第一输入端的第一栅极、耦合到第二参考电压节点的第一源极、和耦合到所述第一放大器级的所述第一输出端的第一漏极。

11、所述第二放大器级可包括源极跟随器放大器。所述源极跟随器放大器可包括第二cmos装置，所述第二cmos装置具有：耦合到所述第一放大器级的所述第一输出端的第二栅极、耦合到所述反馈电阻器的第二源极、和耦合到第二参考电压节点的第二漏极。

12、所述tia可包括耦合到所述输出节点的第三放大器级。所述第三放大器级可包括限幅放大器或可变增益放大器vga。

13、所述tia还可包括第二跨导放大器，所述第二跨导放大器耦合到所述输入节点并且被配置成生成所述输入电流。

14、根据本公开的另一个方面，提供一种光学接收器，所述光学接收器包括：光电二极管，所述光电二极管用于生成所述输入电流；以及上文所述的tia。所述光电二极管优选地被反向偏置。

15、根据本公开的另一个方面，提供一种电子装置，所述电子装置包括上文所述的tia。

16、所述电子装置可以是光学接收器、盖革米勒管、光电倍增管或加速度计中的一者。

17、在本说明书通篇，词语“包括comprise”或变型(诸如“comprises”或“comprising”)将理解为暗示包括所述的元件、整数或步骤或者元件、整数或步骤的群组，但不排除任何其他元件、整数或步骤或者元件、整数或步骤的群组。

技术特征：

1.一种用于将输入节点处的输入电流转换成输出节点处的输出电压的跨阻抗放大器tia，所述tia包括：

2.如权利要求1所述的tia，其中所述t线圈是桥接t线圈，其中所述t线圈还包括耦合在所述第一输出端与所述负载电阻器之间的桥电容器。

3.如权利要求1所述的tia，其中所述第一参考电压节点是供应电压节点，而第二参考电压节点是耦合到地。

4.如权利要求1所述的tia，其中所述第一放大器级包括跨导放大器。

5.如前述权利要求中任一项所述的tia，其中所述第一放大器级包括共发射极放大器，所述共发射极放大器包括：

6.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述第一放大器级包括共射共基共发射极放大器。

7.如权利要求6所述的tia，其中所述共射共基共发射极放大器包括：

8.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述第一放大器级包括：

9.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述第二放大器级具有约等于1的电压增益。

10.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述第二放大器级包括发射极跟随器放大器，所述发射极跟随器放大器包括：

11.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述第一放大器级包括共源极放大器。

12.如权利要求11所述的tia，其中所述共源极放大器包括第一cmos装置，所述第一cmos装置具有：

13.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述第二放大器级包括源极跟随器放大器。

14.如权利要求13所述的tia，其中所述源极跟随器放大器包括第二cmos装置，所述第二cmos装置具有：

15.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述tia还包括耦合到所述输出节点的第三放大器级。

16.如权利要求15所述的tia，其中所述第三放大器级是限幅放大器或可变增益放大器vga。

17.如权利要求1至4中任一项所述的tia，其中所述tia还包括第二跨导放大器，所述第二跨导放大器耦合到所述输入节点并且被配置成生成所述输入电流。

18.一种光学接收器，所述光学接收器包括：

19.如权利要求18所述的光学接收器，其中所述光电二极管被反向偏置。

20.一种电子装置，所述电子装置包括如权利要求1至17中任一项所述的tia。

21.如权利要求20所述的电子装置，其中所述电子装置是光学接收器、盖革米勒管、光电倍增管或加速度计中的一者。

技术总结
一种跨阻抗放大器TIA、光学接收器及电子装置，所述TIA包括：第一放大器级，具有耦合到所述输入节点的第一输入端并具有第一输出端；反馈路径，在所述第一输出端与所述第一输入端之间；第二放大器级，在所述反馈路径中，具有第二输入端，所述第二输入端耦合到所述第一放大器级的所述第一输出端；反馈电阻器，在所述反馈路径中，耦合在所述第二放大器级的输出端与所述第一放大器级的第一输入端之间；以及输出级，包括：负载电阻器，耦合在参考电压节点与T线圈之间，所述T线圈包括串联耦合在电感器节点处的第一电感器和第二电感器，所述T线圈耦合在所述第一输出端与所述负载电阻器之间，所述电感器节点耦合到所述TIA的所述输出节点。

技术研发人员：C·J·博恩,M·G·哈格曼,D·I·斯米特
受保护的技术使用者：商升特公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13