[发明专利]具有增大动态范围的跨阻放大器（TIA）及其光器件

说明书

技术领域

本发明涉及光通信器件领域。更具体地说，本发明的实施例适用于在光器件中扩大跨阻放大器（TIAs）动态范围的电路。

背景技术

光收发器以光的形式通过光链路，比如光纤链路，发送和接收数据。光发射器包括用于驱动激光器或二极管（比如，发光二极管[LED]）的激光器驱动电路，以便在光纤链路上根据接收的电信号制造光脉冲。光接收器包括用于接收光信号的光敏二极管或具有高增益特性的雪崩二级管，所述光信号随后被转换为电流信号。因此，光收发器(i)可将光信号转换为模拟和/或数字电信号，且(ii)还可将电信号转换为光信号。

光学收发器模块的接收器(RX)部分通常包括至少一个光电二极管或光电检测器、至少一个互阻放大器(TIA)以及至少一个线性放大器(LA)。其中，TIA的一个或多个晶体管的尺寸和偏压会影响电路噪音的强度。通过确定TIA的晶体管的尺寸和偏压来影响用于给定处理技术的TIA的带宽。为了实现互阻放大器更大的增益和灵敏度，通常要增加反馈电阻的阻抗。一般来说， TIA的增益是固定不变的，这样就造成了：如果TIA增益大，能够满足低输入光功率的灵敏度要求，但当输入光功率过大时TIA会过载或饱和；如果TIA增益小，能够满足大输入光功率的过载要求，但当输入光功率过小时TIA灵敏度会偏低。

为了改进TIA的性能，中国发明专利申请CN1523753A中公开了一种利用反馈电阻网络动态控制TIA增益的设计。该设计中，通过开关控制并联电阻的阻值动态改变TIA的增益强度。此外能够同时兼顾TIA的过载和灵敏度特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种具有动态增益的互阻放大器，以及使用该互阻放大器的光器件。

在一个实施例中，具有改良动态范围的TIA可包括电流放大器，用于从接收电流生成放大电压，其中所述电流放大器具有参考电压输入端，另一输入端及输出端；值可调（比如，可调节的电阻值和/或阻抗）阻抗器（比如，阻抗器件），设置在所述TIA输入和输出端之间，和开关，用于确定或控制所述阻抗器的可调值。当接收光信号（比如，生成接收电流的来源）的功率大于预定值时，所述阻抗器的电阻值减小，而当接收光信号的功率小于预定值时，所述阻抗器的电阻值增大。举例来说，所述阻抗器可以是或包括诸如能提供阻抗（比如，在TIA的输入和/输出端）的感应器或电阻器。所述参考电压可由微控制器（MCU）或其他处理器或逻辑电路确定和/或提供。

在本发明的优选实施例中，所述阻抗器包括N个平行电阻器（比如，在所述TIA输入和输出端之间并联设置的），其中至少一个第一电阻器连接所述TIA的输入和输出端，且至少一个第二电阻器有一端与所述TIA的输入和输出端中其一连接而另一端与所述开关连接。N为大于或等于2的整数。举例来说，N=2。而且，所述开关可由控制电压（比如，V_CTR）启动或关闭。

此外，所述第一电阻器和第二电阻器都具有在1:5 to 1:10间的电阻值比率，这样能有效保证开关从一个设置（或范围）切换至另一个时，用于TIA的至少两个增益范围内存在增益重叠区，且重叠区足够大到在增益范围间没有间隙，同时又使该设计的两种增益范围覆盖最大化。

所述TIA还包括迟滞电路，用于通过将输入电压与至少一个预定值比较调整所述控制电压（比如，在所述迟滞电路的输出端），所述预定值包括可由多个迟滞电阻器（比如，R4，R5和Rf）配置的高和低预定值。当所述迟滞电路上的输入电压大于所述高预定值时，来自所述迟滞电路的控制电压打开或启动所述开关，而当所述迟滞电路上的输入电压小于所述高预定值时，所述控制电压关闭或禁用所述开关。

所述迟滞电路可包括放大器和多个迟滞电阻器。所述放大器具有第一输入端，第二输入端和输出端。所述多个迟滞电阻器包括连接在所述放大器输入和输出端之间的第三电阻器（比如，Rf），与所述放大器第二输入端串联的第四电阻器（比如，R4），和连接在第一参考电压和所述第一输入端之间的第五电阻器（比如，R5）。所述放大器可用于接收电流镜的输出，并因此可在光器件中将所述电流镜与升压电路连接。所述高和低预定值可由所述迟滞电路的第三，四和五迟滞电阻器（即，R4，R5和Rf）确定。