一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器制造技术

本发明专利技术公开一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器，电流补偿电路CMP是25Gbps跨阻放大器的一部分，跨阻放大器主要链路由核心放大器Tia_core、单端转差分放大器S2D、输出缓冲器Buffer、自动增益调节电路AGC、电流补偿电路CMP、镜像跨阻放大器Dummy_tia模块组成。输入电流信号经过核心放大器Tia_core转换为单端的电压信号，再由单端转差分放大器S2D将单端的信号电压转换为差分电压，输出缓冲器Buffer将该差分信号传输至下一级芯片，并保证传输过程的阻抗匹配，自动增益调节电路AGC根据输入电流幅度自动调节核心放大器Tia_core电路的增益大小，本发明专利技术包含的电流补偿电路CMP能够在输入电流信号为高达mA级别的大信号时，有效避免跨阻放大器链路过度饱和导致信号畸变，使跨阻放大器的过载性能得到大幅度提升。升。升。

【技术实现步骤摘要】
一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器


[0001]本专利技术属于微电子
，具体涉及一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器。

技术介绍

[0002]随着用户对网络下载速率要求的提高，5G通信对承载网提出了更高的要求，如大容量、长距离、高带宽、低时延、大连接等。从5G承载网网络架构（前传、中传、回传）可以看出，RRU到DU之间需要大量的光模块来承载5G前传业务，宏基站和小基站的规模部署将带动光模块的大量需求，光模块中的核心电芯片包括将光电二极管输出的高频电流转换为差分电压的跨阻放大器（TIA）芯片和继续处理跨阻放大器（TIA）输出信号的收发机芯片，处理信号的典型比特率是25Gbps。其中跨阻放大器芯片位于信号链路的最前端，对噪声和输入电流的动态范围尤其敏感，在输入电流在uA级别小信号时，跨阻放大器性能的性能主要取决于等效噪声和链路带宽；而当输入电流高达mA级别的大信号时，为避免跨阻放大器链路过度饱和导致信号畸变，需要设计大信号调节电路，跨阻放大器的过载性能主要取决于大信号补偿电路。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：本专利技术提出一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器，该跨阻放大器所含电流补偿电路CMP能够在输入电流信号为高达mA级别的大信号时，有效避免跨阻放大器链路过度饱和导致信号畸变，大幅度提升跨阻放大器的过载性能。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器，包括核心放大器Tia_core、单端转差分放大器S2D、输出缓冲器Buffer、自动增益调节电路AGC、电流补偿电路CMP、镜像跨阻放大器Dummy_tia；核心放大器Tia_core用于将输入电流信号转换为单端的电压信号；单端转差分放大器S2D用于将单端的信号电压转换为差分电压；自动增益调节电路AGC用于根据来自单端转差分放大器S2D的电流幅度调节核心放大器Tia_core电路的增益大小；电流补偿电路CMP用于在输入大电流信号时给核心放大器Tia_core电路补偿电流；核心放大器Tia_core的Voutp1输出端连接单端转差分放大器S2D的正极输入端，镜像跨阻放大器Dummy_tia的Voutn1输出端分别连接单端转差分放大器S2D的负极输入端、电流补偿电路CMP的正极输入端；电流补偿电路CMP的负极输入端连接预设参考电压Vref，电流补偿电路CMP的VG输出端分别连接核心放大器Tia_core的VG输入端、镜像跨阻放大器Dummy_tia的VG输入端；单端转差分放大器S2D的负极输出端分别连接输出缓冲器Buffer的负极输入端、自动增益调节电路AGC的负极输入端；单端转差分放大器S2D的正极输出端分别连接输出缓冲器Buffer的正极输入端、自动增益调节电路AGC的正极输入端；自动增益调节电路AGC的Vb_sig输出端分别连接核心放大器Tia_core的Vb_sig输入端、镜像跨阻放大器Dummy_tia的Vb_sig输入端，自动增益调节电路AGC的Vb_vga输出端分别连接核心放大器
Tia_core的Vb_vga输入端、镜像跨阻放大器Dummy_tia的Vb_vga输入端；输出缓冲器Buffer的正极输出端经电阻Ra连接电源VCC1的同时作为跨阻放大器的正极输出端输出Voutp，输出缓冲器Buffer的负极输出端通过电阻Rb连接电源VCC1的同时作为跨阻放大器的负极输出端输出Voutn；所述电流补偿电路CMP包含运算放大器OP、电阻R9、电流源Iref，运算放大器OP的负极输入端分别连接电阻R9一端、电流源Iref一端，电阻R9另一端接电源VCC，电流源Iref另一端接地，运算放大器OP的正极输入端作为电流补偿电路CMP的正极输入端。
[0005]进一步地，前述的核心放大器Tia_core电路包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻Rf1、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、MOS管M1；核心放大器Tia_core电路的输入端分别连接晶体管Q1基极、电阻Rf1一端，晶体管Q1发射极与电阻R1一端、MOS管M1的S极共同接地，MOS管M1的G极作为核心放大器Tia_core的VG输入端，电阻R1另一端、电阻Rf1另一端、MOS管M1的D极共同连接晶体管Q3的发射极；晶体管Q3的基极分别连接晶体管Q2集电极、电阻R3一端，晶体管Q2基极连接外部电压Vb1，晶体管Q2发射极分别连接晶体管Q1集电极、电阻R4一端，电阻R4另一端、电阻R3另一端、电阻R2一端、晶体管Q4集电极共同连接电源VCC；晶体管Q4基极作为核心放大器Tia_core的Vb_vga输入端；晶体管Q4发射极分别连接晶体管Q3集电极、晶体管Q5发射极；晶体管Q5基极作为核心放大器Tia_core的Vb_sig输入端，晶体管Q5集电极连接电阻R2另一端的同时作为核心放大器Tia_core的Voutp1输出端。
[0006]进一步地，前述的镜像跨阻放大器Dummy_tia电路包含电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻Rf2、晶体管Q6、晶体管Q7、晶体管Q8、晶体管Q9、晶体管Q10、MOS管M2；晶体管Q10基极连接电阻Rf2一端，晶体管Q10发射极与电阻R6一端、MOS管M2的S极共同接地，MOS管M2的G极作为镜像跨阻放大器Dummy_tia的VG输入端，电阻R6另一端、电阻Rf2另一端、MOS管M2的D极共同连接晶体管Q9的发射极；晶体管Q9的基极分别连接晶体管Q7集电极、电阻R8一端，晶体管Q7基极连接外部电压Vb1，晶体管Q7发射极分别连接晶体管Q10集电极、电阻R5一端，电阻R5另一端、电阻R8另一端、电阻R7一端、晶体管Q6集电极共同连接电源VCC；晶体管Q6基极作为镜像跨阻放大器Dummy_tia的Vb_vga输入端；晶体管Q6发射极分别连接晶体管Q9集电极、晶体管Q8发射极；晶体管Q8基极作为核心放大器Tia_core的Vb_sig输入端，晶体管Q8集电极连接电阻R7另一端的同时作为镜像跨阻放大器Dummy_tia的Voutn1输出端。
[0007]进一步地，前述的自动增益调节电路AGC包含电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C1、NMOS管M3、NMOS管M6、NMOS管M7、PMOS管M4、PMOS管M5、电流源I1；NMOS管M6的G极作为自动增益调节电路AGC的正极输入端的同时通过电阻R10连接电源Vcm，NMOS管M7的G极作为自动增益调节电路AGC的负极输入端的同时通过电阻R11连接电源Vcm；NMOS管M6的S极、NMOS管M7的S极、电流源I1一端、电容C1一端共同连接至NMOS管M3的S极，电流源I1另一端与电容C1另一端共同接地；NMOS管M3的G极连接电源Vcm，NMOS管M3的D极、PMOS管M5的D极与电阻R13一端连接，该连接点作为自动增益调节电路AGC的Vb_vga输出端；NMOS管M6的D极、NMOS管M7的D极、PMOS管M4的D极与电阻R12一端连接，该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器，其特征在于，包括核心放大器Tia_core、单端转差分放大器S2D、输出缓冲器Buffer、自动增益调节电路AGC、电流补偿电路CMP、镜像跨阻放大器Dummy_tia；所述核心放大器Tia_core用于将输入电流信号转换为单端的电压信号；所述单端转差分放大器S2D用于将单端的信号电压转换为差分电压；所述自动增益调节电路AGC用于根据来自单端转差分放大器S2D的电流幅度调节核心放大器Tia_core电路的增益大小；所述电流补偿电路CMP用于在输入大电流信号时给核心放大器Tia_core电路补偿电流；核心放大器Tia_core的Voutp1输出端连接单端转差分放大器S2D的正极输入端，镜像跨阻放大器Dummy_tia的Voutn1输出端分别连接单端转差分放大器S2D的负极输入端、电流补偿电路CMP的正极输入端；电流补偿电路CMP的负极输入端连接预设参考电压Vref，电流补偿电路CMP的VG输出端分别连接核心放大器Tia_core的VG输入端、镜像跨阻放大器Dummy_tia的VG输入端；单端转差分放大器S2D的负极输出端分别连接输出缓冲器Buffer的负极输入端、自动增益调节电路AGC的负极输入端；单端转差分放大器S2D的正极输出端分别连接输出缓冲器Buffer的正极输入端、自动增益调节电路AGC的正极输入端；自动增益调节电路AGC的Vb_sig输出端分别连接核心放大器Tia_core的Vb_sig输入端、镜像跨阻放大器Dummy_tia的Vb_sig输入端，自动增益调节电路AGC的Vb_vga输出端分别连接核心放大器Tia_core的Vb_vga输入端、镜像跨阻放大器Dummy_tia的Vb_vga输入端；输出缓冲器Buffer的正极输出端经电阻Ra连接电源VCC1的同时作为跨阻放大器的正极输出端输出Voutp，输出缓冲器Buffer的负极输出端通过电阻Rb连接电源VCC1的同时作为跨阻放大器的负极输出端输出Voutn；所述电流补偿电路CMP包含运算放大器OP、电阻R9、电流源Iref，运算放大器OP的负极输入端分别连接电阻R9一端、电流源Iref一端，电阻R9另一端接电源VCC，电流源Iref另一端接地，运算放大器OP的正极输入端作为电流补偿电路CMP的正极输入端。2.根据权利要求1所述的一种采用电流补偿提升过载性能的25Gbps跨阻放大器，其特征在于，所述核心放大器Tia_core电路包含电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻Rf1、晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4、晶体管Q5、MOS管M1；核心放大器Tia_core电路的输入端分别连接晶体管Q1基极、电阻Rf1一端，晶体管Q1发射极与电阻R1一端、MOS管M1的S极共同接地，MOS管M1的G极作为核心放大器Tia_core的VG输入端，电阻R1另一端、电阻Rf1另一端、MOS管M1的D极共同连接晶体管Q3的发射极；晶体管Q3的基极分别连接晶体管Q2集电极、电阻R3一端，晶体管Q...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，林佳辉，施家鹏，
申请(专利权)人：南京美辰微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：