一种跨阻放大器前端电路及跨阻放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种跨阻放大器前端电路及跨阻放大器，涉及光通信设备技术领域，包括：单端放大单元

【技术实现步骤摘要】
一种跨阻放大器前端电路及跨阻放大器


[0001]本专利技术涉及光通信设备
，特别涉及一种跨阻放大器前端电路及跨阻放大器
。

技术介绍

[0002]目前，家庭宽带已从早期
Kbps
速率铜线时代完全进入到了百
Mbps
量级光纤时代
。
电子商务
、4K
高清视频等宽带业务的兴起和普及需求推动了国内宽带接入网络完全步入光纤
(
光接入网，
Optcial Access Network)
时代，并从
G/EPON
无缝演进和升级到了
10GG/EPON。
近年来兴起的云计算
、8K
视频
、
无人驾驶
、
人工智能
(Artificial Intelligence
，
AI)、
虚拟现实
(Virtual Reality
，
VR)
，又推动了运营商对现有网络进行升级，以实现超宽带进而支持实时超高清视频传输
、
实现低时延进而支持实时监控和快速响应
、
实现超大容量进而支持大量实时业务共存传输
。
上述需求，加速推动国内运营商积极推进下一代光接入网
50G PON(optical access network)
的标准和样机研发进程，进而要求光模块厂家提供
50G PON
光模块和光
/
电芯片厂家研制并提供相关的
50Gbps/25Gbps
光芯片
、
电芯片
。
[0003]虽然
50G PON
目前尚处于标准制定阶段，相关
IC
芯片厂家还处于预研跟踪阶段，但现有的标准内容已明确：
50G PON
的下行编码方式采用
NRZ
编码
(Non
‑
return
‑
to
‑
zero Code
，不归零编码
)、
下行数据速率为
50Gbps。
并且，在光网络单元
ONU(Optical Network Unit)
侧光信号接收通道中，将采用
DSP
来提升通道性能
。DSP
的采用意味着
DSP
的前端电路“跨阻放大器
TIA(Transimpedance Amplifier)”必须是线性电路
。
也即，
50G PON ONU
侧
50G
连续光接收机需采用
50Gbps
线性
TIA。
[0004]而现有的光接入网
(G/EPON、10G G/EPON、25G EPON)
光模块及其标准定义的下行调制
/
接收方式是
NRZ
限幅方式，为此，现有面向光接入网的跨阻放大器的典型结构为在跨阻放大器前端电路后侧设置单端转差分电路，采用
NRZ
限幅工作模式
。NRZ
限幅方式与
NRZ
线性方式存在着明显的区别：限幅方式意味着光接收机的输出电压幅度不跟随输入电流幅度变化，例如，当输入信号幅度大于等于
30uA
后，光接收机的输出电压信号幅度始终为
300mV
；而线性方式则要求光接收机的输出电压幅度必须跟随输入电流幅度呈现线性变化，例如，输入信号幅度为
30uA
时的输出电压幅度为
300mV
，输入信号幅度为
100uA
时的输出电压幅度为
1000mV
，输出电压幅度与输入信号幅度的比值保持为
10。
因此，亟需对现有跨阻放大器进行改进，使其满足
50G PON
等超高速场景中信号的线性接收需求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种跨阻放大器前端电路及跨阻放大器，以解决现有跨阻放大器前端电路后侧设置单端转差分电路，采用
NRZ
限幅工作模式，难以满足
50G PON
超高速场景中的线性信号接收要求的技术问题
。
[0006]第一方面，提供了一种跨阻放大器前端电路，包括：单端放大单元
、
差分对放大单元
、
源跟随单元
、
第一反馈与控制单元
、
第二反馈与控制单元和偏置调整单元；
[0007]所述单端放大单元的输入端为跨阻放大器前端电路的输入端，所述单端放大器的输出端连接所述差分对放大单元的的同相输入端；
[0008]所述差分对放大单元的同相输出端
、
反相输出端分别连接所述源跟随单元的第一输入端
、
第二输入端；
[0009]所述源跟随单元的第一输出端
、
第二输出端为跨阻放大器前端电路的同相输出端
、
反相输出端，且连接所述第一反馈与控制单元和第二反馈与控制单元的同相输入端
、
反相输入端；
[0010]所述第一反馈与控制单元的反馈端连接所述偏置调整单元的输入端，所述偏置调整单元的输出端连接所述差分对放大模块的反相输入端，所述第二反馈与控制单元的反馈端连接所述差分对放大单元的偏置电流控制端；
[0011]所述第二反馈与控制单元用于根据其同相输入端和反相输入端的输入信号信息，在其反馈端输出控制信号调整所述差分对放大单元的偏置电流，使所述源跟随单元的第一输出端
、
第二输出端的输出信号幅度与所述单端放大单元的输入端的输入信号幅度呈线性关系
。
[0012]一些实施例中，所述差分对放大单元包括差分对放大模块
、
第一电阻
、
第二电阻
、
第三电阻和第一
NMOS
管；
[0013]所述第一电阻的第一端连接电源，所述第一电阻的第二端连接所述差分对放大模块的同相输出端和所述源跟随单元的第一输入端；
[0014]所述第二电阻的第一端连接电源，所述第二电阻的第二端连接所述差分对放大模块的反相输出端和所述源跟随单元的第二输入端；
[0015]所述差分对放大模块的同相输入端与所述单端放大单元的输出端连接；
[0016]所述第三电阻的第一端连接差分对放大模块的偏置电流端，所述第三电阻的第二端连接所述第一
NMOS
管的漏极，所述第一
NMOS
管的源极接地，所述第一
NMOS
管的栅极连接所述第二反馈与控制单元的反馈端
。
[0017]一些实施例中，所述第一反馈与控制单元包括比较与反馈控制单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种跨阻放大器前端电路，其特征在于，包括：单端放大单元
、
差分对放大单元
、
源跟随单元
、
第一反馈与控制单元
、
第二反馈与控制单元和偏置调整单元；所述单端放大单元的输入端为跨阻放大器前端电路的输入端，所述单端放大器的输出端连接所述差分对放大单元的的同相输入端；所述差分对放大单元的同相输出端
、
反相输出端分别连接所述源跟随单元的第一输入端
、
第二输入端；所述源跟随单元的第一输出端
、
第二输出端为跨阻放大器前端电路的同相输出端
、
反相输出端，且连接所述第一反馈与控制单元和第二反馈与控制单元的同相输入端
、
反相输入端；所述第一反馈与控制单元的反馈端连接所述偏置调整单元的输入端，所述偏置调整单元的输出端连接所述差分对放大模块的反相输入端，所述第二反馈与控制单元的反馈端连接所述差分对放大单元的偏置电流控制端；所述第二反馈与控制单元用于根据其同相输入端和反相输入端的输入信号信息，在其反馈端输出控制信号调整所述差分对放大单元的偏置电流，使所述源跟随单元的第一输出端
、
第二输出端的输出信号幅度与所述单端放大单元的输入端的输入信号幅度呈线性关系
。2.
根据权利要求1所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于：所述差分对放大单元包括差分对放大模块
、
第一电阻
、
第二电阻
、
第三电阻和第一
NMOS
管；所述第一电阻的第一端连接电源，所述第一电阻的第二端连接所述差分对放大模块的同相输出端和所述源跟随单元的第一输入端；所述第二电阻的第一端连接电源，所述第二电阻的第二端连接所述差分对放大模块的反相输出端和所述源跟随单元的第二输入端；所述差分对放大模块的同相输入端与所述单端放大单元的输出端连接；所述第三电阻的第一端连接差分对放大模块的偏置电流端，所述第三电阻的第二端连接所述第一
NMOS
管的漏极，所述第一
NMOS
管的源极接地，所述第一
NMOS
管的栅极连接所述第二反馈与控制单元的反馈端
。3.
根据权利要求2所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于：所述第一反馈与控制单元包括比较与反馈控制单元
、
第一低通滤波器和第二低通滤波器；所述第一低通滤波器的输入端和第二低通滤波器的输入端分别为所述第二反馈与控制单元的同相输入端
、
反相输入端；所述比较与反馈控制单元的同相输入端
、
反相输入端分别连接所述第一低通滤波器的输出端和第二低通滤波器的输出端；所述比较与反馈控制单元的输出端为所述第一反馈与控制单元的反馈端
。4.
根据权利要求2所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于：所述源跟随单元包括偏置电流单元
、
第一源跟随器和第二源跟随器；所述偏置电流单元的电源端连接电源；所述第一源跟随器的输入端与所述差分对放大模块的同相输出端连接，所述第一源跟
随器的电源端连接电源，所述第一源跟随器的输出端为跨阻放大器前端电路的同相输出端，所述第一源跟随器的偏置电流控制端与所述偏置电流单元的输出端连接；所述第二源跟随器的输入端与所述差分对放大模块的反相输出端连接，所述第二源跟随器的电源端连接电源，所述第二源跟随器的输出端为跨阻放大器前端电路的反相输出端，所述第二源跟随器的偏置电流控制端与所述偏置电流单元的输出端连接
。5.
根据权利要求4所述的跨阻放大器前端电路，其特征在于：所述偏置电流单元包括第一电流源和第二
NMOS
管，所述第一电流源的电源端连接电源，所述第一电流源的输出端连接所述第二
NMOS
管的漏极和栅极后作为所述偏置电流单元的输出端；所述第一源跟随器包括第一三极管和第三
NMOS
管，所述第一三极管的集电极连接电源，所述第一三极管的基极连接所述差分对放大模块的同相输出端，所述第一三极管的发射极为跨阻放大器前端电路的同相输出端且连接所述第三
NMOS
管的漏极，所述第三
NMOS
管的栅极为所述第一源跟随器的偏置电流控制端；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余长亮，冯波，柴焦，侯政，刘本丽，
申请(专利权)人：武汉飞思灵微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：