[发明专利]一种超级差分跨阻放大器结构及光电二极管连接方法

权利要求书

1.一种超级差分跨阻放大器结构，其特征在于，包括光电二极管、上方差分子信号通道和下方差分子信号通道；所述上方差分子信号通道和下方差分子信号通道在电压域下堆叠，共用偏置电流；

光电二极管两端通过直流耦合的方式分别连接上方差分子信号通道的跨阻放大器和下方差分子信号通道的跨阻放大器，光电二极管反相偏置；

工作状态下，通过上方差分子信号通道和下方差分子信号通道检测光电二极管的差分输出，得到两路差分输出，两路差分输出在输出缓冲器级合成一路差分信号输出。

2.根据权利要求1所述的超级差分跨阻放大器结构，其特征在于，在相干光场景下，通过上方差分子信号通道和下方差分子信号通道对光电二极管的输出电流进一步差分复用，分别放大得到两路差分输出，两路差分输出在输出缓冲器级合成一路差分信号输出。

3.根据权利要求1所述的超级差分跨阻放大器结构，其特征在于，所述上方差分子信号通道和下方差分子信号通道为互补式通道堆叠，共用一路偏置电流。

4.根据权利要求1所述的超级差分跨阻放大器结构，其特征在于，所述光电二极管采用直流耦合偏置，偏置方式为：阴极接上方差分子信号通道的跨阻放大器输入，阳极接下方差分子信号通道的跨阻放大器输入。

5.根据权利要求1所述的超级差分跨阻放大器结构，其特征在于，所述上方差分子信号通道和下方差分子信号通道分别放置在各自的深阱中。

6.根据权利要求1所述的超级差分跨阻放大器结构，其特征在于，电源供电包括主LDO系统和辅助LDO系统，主LDO系统稳定输出电流供上方差分子信号通道和下方差分子信号通道使用，辅助LDO系统提供由于失配或增益模式引起的电流差异，使上方差分子信号通道和下方差分子信号通道的跨阻放大器电源电压不变，在上方差分子信号电流、下方差分子信号电流匹配时，辅助LDO系统输出级关闭。

7.一种基于权利要求1所述的超级差分跨阻放大器结构的光电二极管连接方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、分别设计上方差分子信号通道和下方差分子信号通道的跨阻放大器工作方案：上方差分子信号通道的跨阻放大器采用带有尾电流源的NMOS输入逻辑结构，下方差分子信号通道的跨阻放大器采用带有尾电流源的PMOS输入逻辑结构；

2)、根据上方差分子信号通道和下方差分子信号通道的差分输出，电平移位后在输出缓冲器级合成总的差分输出；

3)、确定光电二极管的偏置方案：光电二极管阴极接上方差分子信号通道的跨阻放大器输入，阳极接下方差分子信号通道的跨阻放大器输入；

4)、设计电源供电方案：电源供电方案采用LDO协同工作方案，包括主LDO系统和辅助LDO系统，主LDO与辅助LDO协同工作，上方差分子信号通道和下方差分子信号通道共用主LDO系统；

5)、在上方差分子信号通道和下方差分子信号通道的本地VDD和GND之间设置去耦电容，完成协同集成供电。

8.根据权利要求7所述的光电二极管连接方法，其特征在于，步骤2)中，上方差分子信号通道和下方差分子信号通道输出的两路差分信号分别通过下电平移位电路和上电平移位器电路上升、降低直流电压工作点，通过推挽式全差分输出缓冲器将两路差分输出信号合成为总的一路差分输出信号。

9.根据权利要求7所述的光电二极管连接方法，其特征在于，步骤4)中，主LDO系统稳定输出电流供上方差分子信号通道和下方差分子信号通道使用；辅助LDO系统提供由于失配或增益模式引起的电流差异，使每个子通道跨阻放大器电源电压不变，在通道电流匹配时，辅助LDO系统输出级关闭。

10.根据权利要求7所述的光电二极管连接方法，其特征在于，步骤4)中，辅助LDO系统为B类推挽式输出，通过推拉电流的方式使上下两子通道的VDD和GND电压稳定。