一种传输速率25Gbps高速光接收机制造技术

本发明专利技术涉及光纤通信技术，具体涉及一种传输速率25Gbps高速光接收机，包括输入光电流信号，包括跨阻放大器、Dummy、第一级限幅放大器、第二级限幅放大器、输出缓冲级和直流偏移消除电路；跨阻放大器分别连接输入光电流信号、Dummy和第一级限幅放大器，Dummy连接第一级限幅放大器，第一级限幅放大器连接第二级限幅放大器，第二级限幅放大器分别连接输出缓冲级和直流偏移消除电路，直流偏移消除电路分别与跨阻放大器和Dummy连接。该接收机的输入采用了伪差分的形式，减小了共模噪声，消除了由于内引线耦合产生的扰乱，提高了电路的灵敏度与稳定性；并获得了较大的输出摆幅；且电路在输入电流较大时仍能保持一个较小的直流偏移，使得电路的动态范围有所增大。

【技术实现步骤摘要】
一种传输速率25Gbps高速光接收机
本专利技术属于光纤通信
，尤其涉及一种传输速率25Gbps高速光接收机。
技术介绍
光纤通信带宽大，通信容量大，抗干扰性能好，综合成本低，是通信发展的必然方向。随着云存储、大数据、物联网等多样化通信需求的发展，光纤通信的带宽不断提高，高速光纤系统的研制已经迫在眉睫。在典型的光纤信系统中，光发射机负责光信号的产生、发射，光纤信道负责光信号的传输，光接收机则负责光信号的接收，包括光电转换、电信号处理以及数据信号恢复。作为光纤通信的关键模块，光接收机对于整个光纤通信系统有着重要的影响。光接收机主要分为三类。第一类是光电子器件光接收机，通常由解复用器件与探测器阵列集成，构成多通道波分复用光接收机。第二类是混合集成光接收机，通常在不同的衬底上分别制造信号处理芯片和光电探测器，然后通过金属引线或者倒装焊进行键合，这也是目前广泛采用的集成方式。第三类则是单片集成光接收机，通常将光电探测器和信号处理芯片集成在一起，即芯片内互联。光接收机的设计一般包括跨阻放大器、后级放大器、输出缓冲器以及辅助电路。光接收机通常需要一个足够大的带宽以满足数据传输的需求，但是带宽过大通常会增大噪声的积累，影响光接收机的灵敏度；光接收机在设计时通常也会采用一些增大带宽的技术，例如电容简并技术、电感峰化技术等，但这类技术通常会使得增益-带宽曲线有一个较大的尖峰。限幅放大器与自动增益控制是最常用的两类光接收机结构，通常限幅放大器结构拥有较好的输出摆幅，而自动增益控制结构拥有较好的线性度。所以，在设计光接收机时，需要对增益、带宽、噪声、灵敏度、功耗、线性度、动态范围等进行折中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种提高了增益带宽并减小噪声，拥有较好的灵敏度以及较大的输出摆幅，还扩展了电路的动态范围的光接收机。为实现上述的目的，本专利技术采用的技术方案是：一种传输速率25Gbps高速光接收机，包括输入光电流信号，包括跨阻放大器、Dummy、第一级限幅放大器、第二级限幅放大器、输出缓冲级和直流偏移消除电路；跨阻放大器分别连接输入光电流信号、Dummy和第一级限幅放大器，Dummy连接第一级限幅放大器，第一级限幅放大器连接第二级限幅放大器，第二级限幅放大器分别连接输出缓冲级和直流偏移消除电路，直流偏移消除电路分别与跨阻放大器和Dummy连接。在上述的传输速率25Gbps高速光接收机中，跨阻放大器电路包括晶体管Q1、Q2、电阻R1、R2、反馈电阻RF；晶体管Q1基极与反馈电阻RF相连，并接入输入电流Iin，发射极接地，集电极与电阻R1与晶体管Q2的基极相连；电阻R1另一端接输入电压VCC；晶体管Q2发射极与电阻R2和反馈电阻RF相连，集电极接入输入电压VCC，基极输出正向电压信号VOUTN1；电阻R2另一端接地。在上述的传输速率25Gbps高速光接收机中，Dummy电路包括晶体管Q3、Q4、电阻R3、R4、反馈电阻RF2、晶体管Q3基极与反馈电阻RF2相连，发射极接地，集电极与电阻R3与晶体管Q4的基极相连；电阻R3另一端接输入电压VCC，晶体管Q4发射极与电阻R4和反馈电阻RF2相连，集电极接输入电压VCC，基极输出直流电压参考信号VOUTP1；电阻R4另一端接地。在上述的传输速率25Gbps高速光接收机中，第一级限幅放大器包括晶体管Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、反馈电阻RF3、RF4；晶体管Q5基极接入正向电压信号VOUTN1，集电极与反馈电阻RF3和晶体管Q7的基极相连接，发射极与晶体管Q12的集电极、Q6的发射极相连；Q6基极接直流电压参考信号VOUTP1，集电极与电阻RF4和晶体管Q8的基极相连接，发射极与晶体管Q12的集电极、Q5的发射极相连；晶体管Q11，Q12作为尾电流向电路提供电流，发射极分别与电阻R9、R10相连，集电极分别与Q7、Q8、Q5、Q6相连接；晶体管Q7、Q8的集电极分别与电阻R7，R8相连；电阻R7、R8的另一端与晶体管Q9、Q10、R5、R6相连接；电压VDD输入至电阻R5、R6以及晶体管Q9、Q10的集电极；晶体管Q9、Q10的发射极与反馈电阻RF3、RF4线连接；晶体管Q9的基极输出反向电压信号VOUTP2，晶体管Q10的基极输出正向电压信号VOUTN2；第二级限幅放大器包括晶体管Q13～Q20，电阻R11～R16、反馈电阻RF5、RF6，其结构与第一级限幅放大器相同，晶体管Q17的基极输出反向电压信号VOUTP3，晶体管Q18的基极输出正向电压信号VOUTN3。在上述的传输速率25Gbps高速光接收机中，输出缓冲器包括晶体管Q21、Q22、Q23、Q24；晶体管Q21、Q22的基极分别接入正向电压信号VOUTN3、反向电压信号VOUTP3，发射极与电阻R19以及晶体管Q23、Q24的集电极相连接，集电极与电阻R17、R18相连接并输出反向电压信号VOUTP、正向电压信号VOUTN；电压VDD输入至电阻R17与R18。在上述的传输速率25Gbps高速光接收机中，直流偏移消除电路包括晶体管M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、M11、M12，电阻R20、R21、R22、R23以及电容C1、C2、C3；正向电压信号VOUTN3与反向电压信号VOUTP3分别经过电阻R20电容C1以及电阻R21电容C2组成的低通滤波器后，输入至晶体管M3与M4的栅极；信号经过晶体管M1、M2、R22、M3、M4、M5和M6组成的运放；通过运放的虚短和虚断，锁住两个输入电压；然后，信号流经晶体管M7、M8、M9和M10组成的电流镜网络，通过电流镜放大两条支路的电流，将电流的差值以电压Voffset的形式输出，电压Voffset输出至晶体管M11与M12的栅极从而产生偏移消除电流Ioffset1与Ioffset2，晶体管M11、M12的漏极分别与晶体管Q1、Q3基极连接。本专利技术的有益效果：输入采用了伪差分的形式，减小了共模噪声，消除了由于内引线耦合产生的扰乱，提高了电路的灵敏度与稳定性；后级放大器采用了Cherry-Hooper限幅放大器，获得了较大的输出摆幅；缓冲器为差分结构，配合50欧姆的负载电阻使得电路在驱动50欧姆负载时能够不衰减信号幅度；直流偏移消除电路使得电路在输入电流较大时仍能保持一个较小的直流偏移，使得电路的动态范围增大。附图说明图1是本专利技术一个实施例一种传输速率25Gbps的高速光接收机的电路原理图；其中，图1(a)为本实施例跨阻放大器和Dummy电路原理图，图1(b)为本实用例第一级限幅放大器电路原理图，图1(c)为本实用例第二级限幅放大器电路原理图，图1(d)为本实用例输出缓冲级电路原理图，图1(e)为本实用例直流偏移消除电路原理图；图2是本专利技术一个实施例的主通道EM电磁仿真模型的俯视图；图3是本专利技术一个实施例的主通道EM电磁仿真模型的三维视图；图4(a)是本专利技术一个实施例的增益-带宽仿真曲线，图4(b)是本专利技术一个实施例的输出反射系数仿真曲线；图5是本专利技术一个实施例的在输入25Gbps伪随机信号时的输出眼图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进行详细描述。本实施例是通过以下技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传输速率25Gbps高速光接收机，包括输入光电流信号，其特征是，包括跨阻放大器、Dummy、第一级限幅放大器、第二级限幅放大器、输出缓冲级和直流偏移消除电路；跨阻放大器分别连接输入光电流信号、Dummy和第一级限幅放大器，Dummy连接第一级限幅放大器，第一级限幅放大器连接第二级限幅放大器，第二级限幅放大器分别连接输出缓冲级和直流偏移消除电路，直流偏移消除电路分别与跨阻放大器和Dummy连接。

【技术特征摘要】
1.一种传输速率25Gbps高速光接收机，包括输入光电流信号，其特征是，包括跨阻放大器、Dummy、第一级限幅放大器、第二级限幅放大器、输出缓冲级和直流偏移消除电路；跨阻放大器分别连接输入光电流信号、Dummy和第一级限幅放大器，Dummy连接第一级限幅放大器，第一级限幅放大器连接第二级限幅放大器，第二级限幅放大器分别连接输出缓冲级和直流偏移消除电路，直流偏移消除电路分别与跨阻放大器和Dummy连接。2.如权利要求1所述的传输速率25Gbps高速光接收机，其特征是，跨阻放大器电路包括晶体管Q1、Q2、电阻R1、R2、反馈电阻RF；晶体管Q1基极与反馈电阻RF相连，并接入输入电流Iin，发射极接地，集电极与电阻R1与晶体管Q2的基极相连；电阻R1另一端接输入电压VCC；晶体管Q2发射极与电阻R2和反馈电阻RF相连，集电极接入输入电压VCC，基极输出正向电压信号VOUTN1；电阻R2另一端接地。3.如权利要求2所述的传输速率25Gbps高速光接收机，其特征是，Dummy电路包括晶体管Q3、Q4、电阻R3、R4、反馈电阻RF2、晶体管Q3基极与反馈电阻RF2相连，发射极接地，集电极与电阻R3与晶体管Q4的基极相连；电阻R3另一端接输入电压VCC，晶体管Q4发射极与电阻R4和反馈电阻RF2相连，集电极接输入电压VCC，基极输出直流电压参考信号VOUTP1；电阻R4另一端接地。4.如权利要求3所述的传输速率25Gbps高速光接收机，其特征是，第一级限幅放大器包括晶体管Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12，电阻R5、R6、R7、R8、R9、R10、反馈电阻RF3、RF4；晶体管Q5基极接入正向电压信号VOUTN1，集电极与反馈电阻RF3和晶体管Q7的基极相连接，发射极与晶体管Q12的集电极、Q6的发射极相连；Q6基极接直流电压参考信号VOUTP1，集电极与电阻RF4和晶体管Q8的基极相连接，发射极与晶体管Q12的集电极、Q5的发射极相连；晶体管Q11，Q12作为尾电流向电路提供电流，发射极分别与电阻R9、R10相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何进，薛喆，陈婷，李硕，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42