放大器制造技术

本发明专利技术实现一种使频带特性最优化、降低振荡的可能性、频带特性的偏差少的以TIA为代表的放大器。用于放大电信号的放大器包括：第一缓冲器，放大所述电信号；第一滤波器，连接于所述第一缓冲器的输出，包括由电感器和第一电容器构成的并联电路；以及第二缓冲器，连接于所述滤波器的输出。

amplifier

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】放大器
本专利技术涉及一种放大器，更详细而言，涉及用于光接收器的放大器，其包括将电流信号转换为电压信号而进行放大的跨阻抗放大器。
技术介绍
在用于光通信的光接收器中，将通过光电二极管(PhotoDiode，以下简称为PD)等光接收元件接收的光信号转换为电流信号。接着，通过以跨阻抗放大器(TransimpedanceAmplifier，以下简称为TIA)为代表的电放大器，将电流信号转换为电压信号，并且放大信号强度。在光接收器中，最小接收灵敏度是最重要的参数之一，理想的是能够接收尽可能微小的强度的光信号。此外，理想的是以TIA为代表的光接收器用的电放大器具有低噪声的特性。此外，为了对光信号适当地进行光电转换，需要与信号的比特率对应的足够的宽带特性。然而，噪声特性和宽带特性具有折衷(tradeoff)关系。如果将TIA的频带设定得比接收信号宽得过多，则噪声频带也变宽，TIA的输出中出现的噪声量增加，光接收器的接收灵敏度下降。另一方面，如果TIA的频带过窄，则噪声量减少，但TIA输出信号的上升和下降时间变长，由于码间干扰而信号的逻辑电平的判定变得困难，光接收器的接收灵敏度下降。因此，在设计TIA等光接收器用的放大器时，将频带设定为不引起码间干扰的程度，以使光接收器的接收灵敏度最佳。将通频带的增益降低3dB为止的频率范围称为-3dB频带，在低通特性的情况下，大多设计为信号速度的0.6至0.8倍的截止频率。例如，在非专利文献1中，公开了相对于10.3Gb/s的信号速度，具有6.7GHz的-3dB频带(截止频率)的TIA的设计例。图1表示现有TIA的电路模块。简化了非专利文献1所记载的TIA的电路模块。在TIA10中，依次连接有跨阻抗级(transimpedancestage)11、中间缓冲器12以及输出缓冲器13。从接收到光信号的PD输出的电流信号Iin在跨阻抗级11被转换为电压信号，该电压信号由中间缓冲器12放大。接着，通过输出缓冲器13，向与下一级连接的限幅放大器(LimitingAmplifier，以下简称为LA)传输放大后的电压信号。在此，LA未图示，仅示出LA的输入终端电阻Rt。当然，也可以使输出缓冲器具有放大功能。输出缓冲器和终端电阻Rt之间的电容器Cac是AC耦合用的电容器，用于TIA和LA的连接。以往的TIA的增益在高于-3dB频带的频率处，虽然依赖于各级的极的位置，但是会以大约-60dB/decade的比例衰减。如上所述，如果TIA等放大器的频带过宽，则在TIA的输出中出现的噪声变大，接收灵敏度下降。因此，为了提高接收灵敏度，理想的是保证信号速度的0.6至0.8倍的-3dB频带，并且在高于-3dB频带的频率处急剧地衰减增益。然而，虽然以往的TIA依赖于各级的极的位置，但至多仅获得大约-60dB/decade的衰减，并且对于降噪存在极限。例如，如果增加电路的级数，则能够提高衰减率，但由于-3dB频带容易降低，因此存在容易产生信号波形的劣化，且功耗也增大这样的问题。而且，若为了光接收器的低成本化而在廉价的封装或基板等上安装TIA，则由于TIA或封装的寄生元件，在高频带中会出现不希望的谐振现象，还存在接收器振荡(发振)的可能性。从这一点来看，也希望在高于-3dB频带的频率处使增益急剧衰减，抑制谐振现象的放大，抑制接收器的振荡。此外，在以往的TIA中，由于-3dB频带主要由晶体管等有源器件决定，因此还存在如下问题：由于半导体工艺的制造偏差、温度变动、电源变动，频带特性容易产生偏差，成品率容易降低。现有技术文献专利文献非专利文献1：M.Nakamura,etal.,“Burst-modeOpticalReceiverICsforBroadbandAccessNetworks,”IEEEBipolar/BiCMOSCircuitsandTechnologyMeeting,Oct.2010,pp.21-28.
技术实现思路
本专利技术的目的在于实现使频带特性最优化、降低振荡的可能性、频带特性的偏差少的以TIA为代表的放大器。为了实现上述目的，本专利技术的一个实施方案是一种用于放大电信号的放大器，该放大器的特征在于，包括：第一缓冲器，放大所述电信号；滤波器，连接于所述第一缓冲器的输出，包括由电感器以及第一电容器构成的并联电路；以及第二缓冲器，连接于所述滤波器的输出。在所述滤波器中，能够使所述并联电路的谐振频率设为所述电信号的信号速度的最高速度的1倍到2倍的范围的频率。附图说明图1是表示以往的TIA的电路模块的图。图2是表示本专利技术的一个实施方式的TIA的电路模块的图。图3A是表示本实施方式的TIA内部的频率特性中的中间缓冲器22的输出的增益特性的图。图3B是表示本实施方式的TIA内部的频率特性中的滤波器24的通过特性的图。图3C是表示本实施方式的TIA内部的频率特性中的输出缓冲器23的输入的增益特性的图。图4是表示本专利技术实施例1的TIA的电路模块的图。图5是表示实施例1的TIA的增益的频率特性的图。图6是表示实施例1的TIA的输出噪声的频率特性的图。图7是表示实施例1的改变TIA的电容器C1的值时的增益的频率特性的图。图8是表示本专利技术实施例2的TIA的电路模块的图。图9是表示实施例2的切换TIA的开关时的增益的频率特性的图。图10是表示本专利技术实施例3的TIA的电路模块的图。图11是表示本专利技术实施例4的TIA的电路模块的图。图12是表示本专利技术实施例5的TIA的电路模块的图。图13是表示本专利技术实施例6的TIA的电路模块的图。图14是表示本专利技术实施例7的TIA的电路模块的图。具体实施方式下面，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。图2表示本专利技术的一个实施方式的TIA的电路模块。在TIA20中依次连接有将电流信号转换成电压信号的跨阻抗级21、中间缓冲器22、滤波器24以及输出缓冲器23。TIA20用于光通信接收器，接收光信号的PD的阳极与跨阻抗级21的输入连接，跨阻抗级21的输入也是TIA20的输入。LA(未图示)通过AC耦合而连接在TIA20的输出即输出缓冲器23的输出。电容器Cac是AC耦合用的电容器，电阻Rt表示LA的输入终端电阻。滤波器24是由电感器和电容器构成的并联电路，通过谐振现象使信号强度衰减。并联电路的谐振频率是信号速度(在处理多个速度的信号时为其中的最高速度)的1倍到2倍的范围的频率(例如，如果信号速度为10Gb/s，则是10GHz到20GHz的频率)。图3A-3C表示本实施方式的TIA内部的频率特性。图3A表示中间缓冲器22的输出的增益特性，图3B表示滤波器24的通过特性，图3C表示输出缓冲器23的输入的增益特性。在此，图中的f0是滤波器24的谐振频率，如图3B所示，在f0处通过滤波器的信号被截止。如图3A所示，中间缓冲器22的输出在高于f3dB1的频率下增益以一定的比例衰减(f3dB1是中间缓冲器22的输出的-3dB频带)。当信号通过滤波器24时，由于滤波器24的效果，如图3C所示，能在超过f3dB2的频率下使增益急剧衰减(f3dB2是输出缓冲器23的输入-3dB频带)。需要说明的是，在图3C中，为了比较，用虚线表示了图3A所示的中间缓冲器22的输出的增益特性。此外，f3dB2≤f3dB1。如图3A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种放大器，用于放大电信号，其特征在于，具备：第一缓冲器，放大所述电信号；滤波器，连接于所述第一缓冲器的输出，包括由电感器以及第一电容器构成的并联电路；以及第二缓冲器，连接于所述滤波器的输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.06.16 JP 2017-1188631.一种放大器，用于放大电信号，其特征在于，具备：第一缓冲器，放大所述电信号；滤波器，连接于所述第一缓冲器的输出，包括由电感器以及第一电容器构成的并联电路；以及第二缓冲器，连接于所述滤波器的输出。2.根据权利要求1所述的放大器，其特征在于，在所述滤波器中，所述并联电路的谐振频率是所述电信号的信号速度的最高速度的1倍到2倍的范围的频率。3.根据权利要求2所述的放大器，其特征在于，所述滤波器还包括第二电容器，所述第二电容器的一端连接于所述滤波器的输出，另一端连接于基准电位。4.根据权利要求2所述的放大器，其特征在于，所述滤波器包括多个第二电容器，所述第二电容器的一端连接于所述滤波器的输出，另一端连接于基准电位，在所述第二电容器的一端与所述滤波器的输出之间的至少一处插入有开关。5.根据权利要求4所述的放大器，其特征在于，还具备速度检测电路，所述速度检测电路连接于所述第二缓冲器的输出，检测所述电信号的信号速度，根据所检测出的信号速度控制所述至少一个开关。6.根据权利要求4或5所述的放大器，其特征在于，所述开关由MOS晶体管构成。...

【专利技术属性】
技术研发人员：野河正史，中野慎介，三条广明，十林正俊，卜部义和，远藤雅广，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，NTT电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP