[发明专利]一种跨阻补偿式光接收机

说明书

技术领域

本发明属于光通信系统及光互连领域，涉及一种跨阻补偿式光接收机，其可采用带平面螺旋电感的射频标准CMOS工艺或普通的标准CMOS工艺实现光电单片集成。

背景技术

光接收机通常由光电探测器、前置放大器、限幅放大器和输出缓冲级组成。一般而言，光接收机中的前置放大器分为三种，包括：低阻前置放大器，其由于灵敏度太低而不经常被采用；高阻前置放大器，其由于速度较低而多用于低速电路中；跨阻前置放大器，其仅具备较好的灵敏度，而且具备较宽的带宽，是光接收机中的主流放大器。如果我们将光接收机中的所有单元都制作在同一块芯片上，则这样的光接收机称为单片光电集成接收机。采用标准CMOS工艺来实现光接收机的单片集成是光接收机的目前发展趋势，其不仅最大限度地消除封装、引线等寄生参量的影响，提高了系统速度等整体性能，而且成本低廉、体积小、可靠性好、功能丰富。

现已报道的硅基标准CMOS光电集成接收机由于其灵敏度限制尚未进入实用阶段，造成这一现象的主要原因在于硅基标准CMOS光电探测器的响应度太低。为克服现有的硅基标准CMOS光电集成接收机的缺点，本发明拟对灵敏度接近实用要求的、高跨阻(跨阻值较大的跨阻)前置放大器中的跨阻进行频率补偿，即用具有频率补偿功能的跨阻来代替通常的跨接电阻，从而大大提高光接收机的速度。

发明人之前获得授权的专利号为ZL 200510015149.8以及申请的申请号为200710060334.8和200710060334.3的三个发明专利，分别公开了一种带前均衡电路的CMOS光电集成接收机、一种差分光接收机及灵敏度和带宽同时倍增的方法，以及带宽与灵敏度均倍增的标准CMOS差分光电集成接收机。本发明提出的跨阻补偿式光接收机结构可应用于上述光接收机。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种可与标准CMOS工艺完全兼容的、并可实现单片集成，并能够提高光接收速度和灵敏度的光接收机。

为此，本发明采用如下的技术方案：

一种跨阻补偿式光接收机，包括：

一个光检测器，其作用是将输入的光信号转换成电流信号；

一个跨阻前置放大器，其作用是将由全差分光检测器输出的电流信号转换成电压信号；

一个限幅放大器，其作用是对将跨阻前置放大器输出的电压信号进行放大处理；

一个输出缓冲级，与限幅放大器的输出端相连；

所述的跨阻前置放大器中的跨阻是一个具有频率补偿功能的反馈网络，包括相互串联的一个反馈电阻R_f和一个反馈电感L_f，其跨接在所述跨阻前置放大器的输入端与输出端之间。

上述的跨阻补偿式光接收机，可以采用射频标准CMOS工艺来实现光电单片集成，所述的跨反馈电感可以为平面螺旋状电感。

上述的跨阻补偿式光接收机可以采用标准CMOS工艺来实现光电单片集成，利用螺旋状金属条构成所述的反馈网络，螺旋状金属条的电阻值等于反馈电阻R_f的电阻值，螺旋状金属条的电感值等于反馈电感L_f的电感值，螺旋状金属条的两个引出电极是所述反馈网络的两个端口。

所述的跨阻补偿式光接收机可以采用单端输入的光检测器，跨阻前置放大器及其后续电路采用单端输入、单端输出电路；也可以采用全差分光检测器，后续接收电路采用全差分输入、单端输出电路。

本发明具有如下突出的优点：

1、本发明的跨阻补偿式光接收机采用具有频率补偿功能的反馈网络代替了通常的跨接在跨阻前置放大器的输入端与输出端之间的电阻，该跨阻反馈网络大大提高了光接收机的带宽，从而使光接收机具备更大的速度到灵敏度折衷裕量，提高了光接收机的整体性能。

2、本发明的跨阻补偿式光接收机与标准CMOS工艺完全兼容的，其即可采用射频标准CMOS工艺来实现光电单片集成，也可采用硅基标准CMOS工艺来实现光电单片集成。

3、与现有的光接收机相比，本发明的跨阻补偿式光接收机未导致任何成本的增加。

附图说明

图1(a)是本发明的单端输入式的跨阻补偿式光接收机的电路结构原理图；

图1(b)是本发明的全差分输入式的跨阻补偿式光接收机的电路结构原理图；

图2(a)是本发明的跨阻补偿式光接收机中由反馈电阻R_f和反馈电感L_f组成的反馈网络的版图结构俯视图；