一种高速大电流激光器驱动电路及其芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种高速大电流激光器驱动电路及其芯片。驱动电路包括输入级电路、预驱动电路、负电容电路、有源反向端接电路、以及一个或多个并联连接的输出级电路。电压信号由输入级电路通过输入匹配并调整后输出电压信号，再通过预驱动电路放大后输出电压信号至输出级电路，最终产生输出调制电流信号，负电容电路产生负电容来减小输出级电容的输入电容，有源反向端接电路吸收因输出不匹配而产生的反射波。本发明专利技术由于避免在输出级使用端接电阻来吸收反射波使得电路功耗显著增大，使得电路在能较好地实现输出匹配的同时功耗相比传统电路下降很多，解决高速大电流驱动电路中因输出级使用端接电阻吸收激光器反射波而造成的功耗浪费问题。

A high speed and high current laser driver circuit and its chip

【技术实现步骤摘要】
一种高速大电流激光器驱动电路及其芯片
本专利技术涉及无线通信电子系统领域中的一种驱动电路及驱动芯片，尤其涉及的是一种高速大电流激光器驱动电路及高速大电流激光器驱动芯片。
技术介绍
随着通信网络的快速发展，整个通信网络越来越多的需要用到高带宽、低损耗的光纤通信网络，而激光驱动电路则是整个光纤通信系统中光发射芯片中最为关键的电路。驱动电路的带宽以及能调制的电流大小对输出光信号的质量有着重大影响，驱动电路必须拥有足够的带宽以保证能够正常工作在高速率情况下不会产生码间干扰ISI(Inter-symbolInterference)，同时必须拥有一定的增益以获得足够大的调制电流以保证能使激光器工作时拥有足够大的消光比。由于激光器内阻与PCB板传输线阻抗的不匹配，激光器驱动电路内部通常需要用一个端接器件(通常是无源片内电阻)吸收从激光器反射回来的信号。若端接电阻、激光器内阻与传输线阻抗完美匹配，则反射信号可以被完全吸收，但会因此浪费一半输出电流，造成了较大的功耗浪费。
技术实现思路
为了解决高速大电流驱动电路中因输出级使用端接电阻吸收激光器反射波而造成的功耗浪费问题，本专利技术提供一种高速大电流激光器驱动电路及高速大电流激光器驱动芯片。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种高速大电流激光器驱动电路，其包括输入级电路、预驱动电路、负电容电路、有源反向端接电路、以及一个输出级电路或多个并联连接的输出级电路；电压信号VIP、Vin由所述输入级电路输入，通过输入匹配并调整后输出电压信号V1IP、V1IN，再通过所述预驱动电路放大后输出电压信号V+、V－至所述输出级电路，最终产生调制而输出电流信号IOP、ION，所述负电容电路产生负电容来减小所述输出级电容的输入电容；其中，所述有源反向端接电路包括：一对晶体管M7A、M7B，一对晶体管M6A、M6B，一对晶体管M5A、M5B，一对晶体管MS1、MS2，一对电阻R3A、R3B，一对电容C1、C2；晶体管M5A、M6A、M7A的栅极均接收电压信号V+，晶体管M5B、M6B、M7B的栅极均接收电压信号V－；晶体管M5A、M6A、M7A的漏极共同连接到MS2的栅极；晶体管M5B、M6B、M7B的漏极共同连接到MS1的栅极；晶体管M5A、M5B的源极都连接到一个尾电流源IM1/k；晶体管M6A、M6B的源极都连接到一个尾电流源IM2/k；晶体管M7A、M7B的源极都连接到一个尾电流源IM3/k；电阻R3A、R3B的一端连接一个电压源VDD，电阻R3A的另一端连接晶体管MS2的栅极，电阻R3B的另一端连接晶体管MS1的栅极；晶体管MS1、MS2的漏极均连接到电压源VDD；晶体管MS1的源极连接到一个尾电流源IB1，晶体管MS2的源极连接到一个尾电流源IB2；电容C1的一端连接晶体管MS2的源极而另一端作为电流信号IOP的输出端，电容C2的一端连接晶体管MS1的源极而另一端作为电流信号ION的输出端。作为上述方案的进一步改进，所述输入级电路包括：晶体管MD，电阻RINA、RINB、R1A、R1B，一对晶体管M1A、M1B；其中，晶体管M1A、M1B的栅极分别接收电压信号VIP、VIN，晶体管M1A、M1B的漏极分别输出电压信号V1IN、V1IP，晶体管M1A、M1B的源极都连接到一个尾电流源I1；电阻RINA的一端连接一个电压源Vcm，电阻RINA的另一端连接晶体管M1A的栅极；电阻RINB的一端连接电压源Vcm，电阻RINB的另一端连接晶体管M1B的栅极；电阻R1A的一端连接晶体管M1A的漏极，电阻R1A的另一端连接晶体管MD的源极，晶体管MD的栅极和漏极均连接电压源VDD；电阻R1B的一端连接晶体管M1B的漏极，电阻R1B的另一端连接晶体管MD的源极。进一步地，电阻RINA、RINB的电阻值均为50欧姆。作为上述方案的进一步改进，所述预驱动电路包括：一对晶体管M2A、M2B，一对电阻R2A、R2B；其中，晶体管M2A、M2B的栅极分别接收电压信号V1IP、V1IN，晶体管M2A、M2B的漏极分别输出电压信号V－、V+，晶体管M2A、M2B的源极都连接到一个尾电流源I2。作为上述方案的进一步改进，所述负电容电路包括：一对晶体管M3A、M3B，电容Cc；其中，晶体管M3A、M3B的栅极分别接收电压信号V+、V－，晶体管M3A、M3B的漏极分别输出电压信号V－、V+，晶体管M3A、M3B的源极分别连接到一个尾电流源I3A、I3B。作为上述方案的进一步改进，所述输出级电路包括：一对晶体管M4A、M4B，一对晶体管MCA、MCB；其中，晶体管M4A、MCA的栅极均接收电压信号V+，晶体管M4B、MCB的栅极均接收电压信号V－；晶体管M4A、M4B的源极都连接到一个尾电流源IM1；晶体管M4A、M4B的漏极分别连接到电流信号IOP的输出端和电流信号ION的输出端；晶体管MCA的源极和漏极都连接到电流信号ION的输出端，晶体管MCB的源极和漏极都连接到电流信号IOP的输出端。作为上述方案的进一步改进，当所述激光器驱动电路包括多个并联连接的输出级电路时，每个后级的输出级电路通过一个开关电路与前级的输出级电路连接，通过相应开关电路的导通与断开，在多个并联连接的输出级电路中选择至少一个输出级电路。进一步地，所述开关电路包括晶体管MS1、MS2，晶体管MS1、MS2的栅极接收一个开关控制信号Vs，晶体管MS1、MS2的源极分别连接相应输出级电路的两个输入端，晶体管MS1、MS2的漏极分别接收电压信号V+、V－。本专利技术还提供一种高速大电流激光器驱动芯片，其由上述任意高速大电流激光器驱动电路封装而成。作为上述方案的进一步改进，所述芯片的引脚包括：一对输入引脚，其用于将输入电压信号VIP、VIN引至所述输入级电路；一对输出引脚，其用于从电流信号IOP的输出端、电流信号ION的输出端分别引出输出电流信号IOP、ION；多个尾电流源引脚，其用于接入所述高速大电流激光器驱动电路需要的尾电流源；多个电压源引脚，其用于接入所述高速大电流激光器驱动电路需要的电压源；其中，当所述激光器驱动电路包括多个并联连接的输出级电路时，所述芯片的引脚还包括：至少一个控制信号引脚，其用于接入至少一个控制信号，所述至少一个控制信号用于在多个并联连接的输出级电路中选择至少一个输出级电路。本专利技术的高速大电流激光器驱动电路，由于避免在输出级使用端接电阻来吸收反射波使得电路功耗显著增大，使得电路在能较好地实现输出匹配的同时功耗相比传统电路下降很多。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种高速大电流激光器驱动电路的功能模块示意图。图2为图1中去除输出级电路II、输出级电路III、有源反向端接电路后的电路示意图。图3为图1中有源反向端接电路后的电路示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速大电流激光器驱动电路，其包括输入级电路、预驱动电路、负电容电路、一个输出级电路或多个并联连接的输出级电路；电压信号V

【技术特征摘要】
1.一种高速大电流激光器驱动电路，其包括输入级电路、预驱动电路、负电容电路、一个输出级电路或多个并联连接的输出级电路；电压信号VIP、Vin由所述输入级电路输入，通过输入匹配并调整后输出电压信号V1IP、V1IN，再通过所述预驱动电路放大后输出电压信号V+、V－至所述输出级电路，最终产生输出调制电流信号IOP、ION，所述负电容电路产生负电容来减小所述输出级电容的输入电容；其特征在于，所述激光器驱动电路还包括有源反向端接电路；
所述有源反向端接电路包括：一对晶体管M7A、M7B，一对晶体管M6A、M6B，一对晶体管M5A、M5B，一对晶体管MS1、MS2，一对电阻R3A、R3B，一对电容C1、C2；
其中，晶体管M5A、M6A、M7A的栅极均接收输入电压信号V+，晶体管M5B、M6B、M7B的栅极均接收输入电压信号V－；晶体管M5A、M6A、M7A的漏极共同连接到MS2的栅极；晶体管M5B、M6B、M7B的漏极共同连接到MS1的栅极；晶体管M5A、M5B的源极都连接到一个尾电流源IM1/k；晶体管M6A、M6B的源极都连接到一个尾电流源IM2/k；晶体管M7A、M7B的源极都连接到一个尾电流源IM3/k；
电阻R3A、R3B的一端连接一个电压源VDD，电阻R3A的另一端连接晶体管MS2的栅极，电阻R3B的另一端连接晶体管MS1的栅极；晶体管MS1、MS2的漏极均连接到电压源VDD；晶体管MS1的源极连接到一个尾电流源IB1，晶体管MS2的源极连接到一个尾电流源IB2；电容C1的一端连接晶体管MS2的源极而另一端作为电流信号IOP的输出端，电容C2的一端连接晶体管MS1的源极而另一端作为电流信号ION的输出端。


2.如权利要求1所述的高速大电流激光器驱动电路，其特征在于，所述输入级电路包括：晶体管MD，电阻RINA、RINB、R1A、R1B，一对晶体管M1A、M1B；
其中，晶体管M1A、M1B的栅极分别接收电压信号VIP、VIN，晶体管M1A、M1B的漏极分别输出电压信号V1IN、V1IP，晶体管M1A、M1B的源极都连接到一个尾电流源I1；
电阻RINA的一端连接一个电压源Vcm，电阻RINA的另一端连接晶体管M1A的栅极；
电阻RINB的一端连接电压源Vcm，电阻RINB的另一端连接晶体管M1B的栅极；
电阻R1A的一端连接晶体管M1A的漏极，电阻R1A的另一端连接晶体管MD的源极，晶体管MD的栅极和漏极均连接电压源VDD；
电阻R1B的一端连接晶体管M1B的漏极，电阻R1B的另一端连接晶体管MD的源极。


3.如权利要求2所述的高速大电流激光器驱动电路，其特征在于，电阻RINA、RINB的电阻值均为50欧姆。


4.如权利要求1所述的高速大电流激光器驱动电路，其特征在于，所述预驱动电路包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：林福江，艾哈迈德·瓦哈巴，李喜，
申请(专利权)人：安徽传矽微电子有限公司，江苏科大亨芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34