高带宽TIA增益平坦度的优化方法技术

高带宽TIA增益平坦度的优化方法，属于光通信芯片技术领域，本发明专利技术为解决常用带电感峰化技术的TIA电路低频增益曲线不平坦，最终影响TIA整体性能的问题。本发明专利技术方法针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，该方法为：在TIA的反馈电阻两端并联补偿电容。优化后TIA的主极点频率f为：

【技术实现步骤摘要】
高带宽TIA增益平坦度的优化方法
本专利技术属于光通信芯片
，具体涉及对引入电感峰化的TIA的增益进行平坦化的技术。
技术介绍
在光纤通信集成电路的接收端，需要将光信号通过光电二极管(PD)转换为电流信号，再通过跨阻放大器(TIA)将电流信号转换为电压信号。在高带宽TIA芯片的内部，通常在其信号输入端和负载电阻端分别串联电感器，该做法称为电感峰化技术，电感的作用是在电路输出节点产生零点，获得增益曲线图内出现过冲，减缓增益随频率增大而跌落的速率，达到提高TIA-3dB带宽的目的。但该种做法将会引起过冲前的增益曲线凹凸不平坦现象，导致输出的信号眼图不理想，因此引入高带宽TIA增益平坦度的优化方法，来解决该问题。图1给出了常用的带电感峰化技术的TIA电路原理图。图1中，TIA由放大器-A及其反馈电阻RF构成，TIA的输入端连接光电二极管，其中CD表示光电二极管的等效输入电容，Iin表示光电二极管的等效电流源，在放大器-A内部的信号输入端或输出负载端串联电感器，即加入电感峰化技术，图1中未画出放大器-A内部详细电路图，因此，其内部引入的电感也未给出。该电路存在如下等式：VX＝Vout/(-A)(1)(Vout+Vout/A)/RF＝-Iin-(Vout/A)CDS(2)即：反馈放大器提供了一个大约为RF的中频带跨阻增益，而其具有的时间常数为RFCD/(A+1)。因此，主极点的带宽等于：以上式子中A为运放增益，VX为节点X的电压，Vout为TIA输出电压，RF为反馈电阻值，CD为光电二极管等效输入电容值，Iin为光电二极管等效电流源的输出电流值。如图3所示，由于放大器-A内部的信号输入端和负载电阻一端串联电感器，增益曲线会在曲线跌落之前产生一个很大的过冲，如点M18；又由于主极点M16位于该过冲的上升段，因此使得增益曲线变成先凸起(点M15)后凹陷(点M16)又凸起的形状，该增益曲线在增益跌落前的凹凸不平坦现象，导致输出的信号眼图不理想，无法满足高带宽TIA的性能需求。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决常用带电感峰化技术的TIA电路低频增益曲线不平坦，最终影响TIA整体性能的问题，提供了一种高带宽TIA增益平坦度的优化方法。本专利技术所述高带宽TIA增益平坦度的优化方法，该方法针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，该方法为：在TIA的反馈电阻两端并联补偿电容。优化后TIA的主极点频率f为：式中：A为TIA中放大器的增益；RF为TIA中并联在放大器两端的反馈电阻的阻值；CF为并联在反馈电阻两端的补偿电容的电容值；CD为TIA输入端接入光电二极管的等效输入电容的电容值。本专利技术的有益效果：提出一种高带宽TIA增益平坦度的优化方法，解决常用带电感峰化技术的TIA电路低频增益曲线不平坦，最终影响TIA整体性能的问题，已经通过了仿真结果验证。附图说明图1是常用的带电感峰化技术的TIA电路原理图。图2是本专利技术方法涉及的加入补偿电容CF，带电感峰化技术的TIA电路原理图。图3常用TIA增益曲线和本专利技术TIA增益曲线对比图。图4常用带电感峰化技术TIA小信号输出眼图。图5使用增益平坦度优化方法并带有电感峰化技术TIA小信号输出眼图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。在阐述常用的TIA电路中为了提高带宽，在放大器-A内部的具体电路中引入了电感，该电感的引入位置有两种，一种是串联在信号输入端，一种是串联在输出负载电阻端，所述输出负载电阻指放大器-A内部的电阻。从交流特性曲线来看体现为产生尖峰，但由于电路的主极点较小，使得交流特性曲线在频率为10GHz处附近的增益平坦度变差(如图3实曲线所示)，最终影响输出信号的眼图，限制了TIA的整体性能。图2提出的一种带有补偿电容CF的TIA电路，解决了常用带电感峰化技术的TIA电路增益曲线不平坦，最终影响TIA整体性能的问题。本专利技术所述高带宽TIA增益平坦度的优化方法是针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，该方法为：在TIA的反馈电阻RF两端并联补偿电容CF。该电路的主极点频率f推导如下：图2所示电路存在式(5)等式关系：逐步整理为公式(6)、(7)、(8)：根据公式(10)获得的跨阻结果获取主极点频率f为：本专利技术电路的主极点频率(11)相比传统电路的主极点频率(4)明显减小，表现形式如图3(虚线为本专利技术增益曲线，实线为传统电路增益曲线)，主极点M16前移，在增益曲线上的过冲减小，低频增益曲线相比传统电路更加平坦。点M12和点M14为两电路的-3dB带宽点，基本一致。图4为常用带电感峰化技术TIA小信号输出眼图，根据测量点M1、M2的差△dx测量其抖动，可以看出其抖动为8.6ps，并且在眼图的顶端和底端出现了剧烈的减幅振荡。该眼图质量差，反映出信号易受干扰，电路输入噪声大，无法满足高带宽TIA的性能要求。图5为使用增益平坦度优化方法TIA小信号输出眼图，根据测量点M5、M6的差△dx测量其抖动，可以看出其抖动为1.6ps，并且在眼图的顶端和底端出现了轻微的减幅振荡。该眼图张开度饱满，反映出了较为优秀的电路性能。本专利技术提出的高带宽TIA增益平坦度的优化方法能够使得高带宽TIA的增益曲线在过冲前平坦曲线，保证了信号输出眼图张开度饱满，减幅振荡小，满足高带宽TIA的性能需求。虽然本专利技术所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本专利技术而采用的实施方式，并非用以限定本专利技术。任何本专利技术所属
内的技术人员，在不脱离本专利技术所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本专利技术的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高带宽TIA增益平坦度的优化方法，该方法针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，其特征在于，该方法为：在TIA的反馈电阻两端并联补偿电容。

【技术特征摘要】
1.高带宽TIA增益平坦度的优化方法，该方法针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，其特征在于，该方法为：在TIA的反馈电阻两端并联补偿电容。2.根据权利要求1所述高带宽TIA增益平坦度的优化方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景虎，陈福杰，涂航辉，
申请(专利权)人：厦门亿芯源半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35