[发明专利]跨阻放大器

说明书

本发明公开了一种跨阻放大器电路，包括一对共源极且共漏极的NMOS晶体管和PMOS晶体管与跨接电阻构成的基本跨阻放大器；一对共源极且共漏极的NMOS晶体管和PMOS晶体管构成的增益放大器；一个运放和一对共源极且共漏极的NMOS晶体管和PMOS晶体管构成的偏置电路。本发明跨阻放大器具有高灵敏度、噪声低和低直流偏置的特点。

技术领域

本发明涉及一种光通信系统中的跨阻放大器。

背景技术

光通信技术（optical fiber communications），已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。

目前的光通信接收系统中，PIN正在成为广泛应用于光电转换的常用器件，而跨阻放大器（TIA）是将PIN产生的信号电流放大，成为后续电路可以处理的电压信号。由于TIA和PIN往往封装在一起，所以它成为光通信接收机中独立的一颗不可被后续电路集成的关键性电路。

请参阅图1，这是光通信接收机的基本结构。光敏二极管PIN将光信号转换成电流信号，再由跨阻放大器将电流信号放大转换为电压信号，经过限幅放大器放大整形，送给时钟数据恢复电路，完成数据再生。

由此可见，跨阻放大器是光通信接收机中不可缺少的电路，又因为它常与PIN封装在一起而不能与后续电路集成做SOC，所以TIA就成为光通信接收机中的关键电路。

请参阅图2，跨阻放大器（TIA）是一种三端口的电子器件，包括输入端口IN、阻抗控制端口RC和输出端口OUT。其功能就是实现V=I×R，而R一般可调。

跨阻放大器是光通信接收机中的核心电路，其主要性能参数包括灵敏度和带宽等。

请参阅图3，这是一种现有的跨阻放大器电路原理示意图，由共源极NMOS管N1与负载电阻R1构成增益放大器，再由共漏极NMOS管N4与负载R2构成源极跟随器，其输出通过反馈电阻R_FB接到N1管的输入端iin，这样就构成了一个常见的跨阻放大器。

上述跨阻放大器的输入管N1的偏置电压由后面的源极跟随器输出提供，而一般为了获得足够大的增益和相对小的噪声，N1管需要较高的直流偏置电压，而这个无法满足现在常用PIN器件时对输入电压0.5V左右的要求，而为了满足0.5V输入电压要求往往不得不牺牲噪声性能，导致灵敏度或信号带宽受损。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的跨阻放大器，能够具有较低的直流输入偏置电压满足0.5V的要求，同时又具有较高的灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明跨阻放大器包括一对共源极且共漏极的NMOS晶体管和PMOS晶体管与跨接电阻构成的基本跨阻放大器；一对共源极且共漏极的NMOS晶体管和PMOS晶体管构成的增益放大器；一个运放和一对共源极且共漏极的NMOS晶体管和PMOS晶体管构成的偏置电路。偏置电路为基本跨阻放大器提供合适的偏置电压小于等于0.5V，输入电流信号通过基本跨阻放大器输出给增益放大器，再经增益放大器进一步放大后输出。

本发明跨阻放大器通过输入级互补放大器和特别偏置电路的使用获得了较低的直流偏置电压，同时获得了较低的噪声保证了灵敏度，因而实现了两项指标的均衡。

附图说明

图1是光通信接收系统示意图；

图2是跨阻放大器原理示意图；

图3是一种现有的跨阻放大器的基本结构示意图；

图4是本发明跨阻放大器的基本模块示意图；

图5是本发明跨阻放大器的结构示意图；

图6是图5中的可变电阻res_ver模块的具体结构示意图。