[發明專利]帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機

有效

• 申請號: 200710060333.3
• 申請日: 2007-12-18
• 公開（公告）號: CN101197625A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發明（設計）人: 毛陸虹;余長亮
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04B10/158
• 分類號: H04B10/158;H01L27/144
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 江鎮華

1.一種帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，包括：

一個與標準CMOS工藝完全兼容的四端口光檢測器，其作用是將由同一根光纖輸入的光信號轉換為一對差分電流信號，所述的四端口光檢測器，包括第一和第二與標準CMOS工藝完全兼容的光電探測器，該兩個光電探測器的陽極和陰極分別對應四端口光檢測器的四個端口；第一光電探測器的陽極和陰極分別與全差分跨阻前置放大器的一個輸入端和電源端相連；第二光電探測器的陽極和陰極分別與接地端和全差分跨阻前置放大器的另一個輸入端相連；

一個與標準CMOS工藝完全兼容的全差分跨阻前置放大器，其作用是將四端口光檢測器輸出的差分電流信號轉換為差分電壓信號；

一個與標準CMOS工藝完全兼容的全差分限幅放大器，其作用是將全差分跨阻前置放大器輸出的差分電壓信號放大到數字處理電路所需要的電壓水平；

一個與標準CMOS工藝完全兼容的、差分轉單端的輸出緩沖級，其作用是將全差分限幅放大器輸出的已達到數字電壓水平的差分電壓信號轉換成單端輸出的電壓信號，并提供驅動能力；

一個與標準CMOS工藝完全兼容的偏置級，其作用是為全差分跨阻前置放大器、全差分限幅放大器和差分轉單端的輸出緩沖級提供偏置電壓。

2.根據權利要求1所述的帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，其特征在于，所述的四端口光檢測器中的兩個光電探測器均為插指狀P+/Nwell/P型襯底光電探測器，兩者的結構、尺寸和面積相同，位置相鄰且對稱。

3.根據權利要求1所述的帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，其特征在于，所述四端口光檢測器在帶深N阱的N阱CMOS工藝下制作，四端口光檢測器中的兩個光電探測器為插指狀P+/Nwell/P型襯底光電探測器，兩者的結構、尺寸和面積相同，位置相鄰，其第一光電探測器制作在P型襯底上，第二光電探測器制作在深N阱中。

4.根據權利要求1所述的帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，其特征在于，所述四端口光檢測器在帶深N阱的雙阱CMOS工藝下制作，所述的第一光電探測器為制作在P型襯底上的插指狀P+/Nwell/P型襯底光電探測器，所述的第二光電探測器為制作在深N阱中的插指狀N+/Pwell/深N阱光電探測器，所述的第二光電探測器中的插指狀N+注入區的形狀和大小與所述的第一光電探測器中的插指狀P+注入區的形狀和大小完全相同；第二光電探測器中的P阱區的形狀和大小與第一光電探測器中的N阱區的形狀和大小完全相同，該兩個光電探測器位置相鄰。

5.根據權利要求1至4任意一項所述的帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，其特征在于，所述全差分跨阻前置放大器包括5個NMOS晶體管、兩個跨阻以及兩個負載電阻，所述的5個NMOS晶體管包括一個偏置管，兩個輸入管和兩個負載管；所述的偏置管源極接在接地端，柵極接偏置電壓，其漏極與兩個輸入管的源極連接在一起；兩個輸入管的柵極分別與第一光電探測器的陽極和第二光電探測器的陰極相連，其漏極分別與兩個負載管的源極相連；兩個負載管的漏極與電源端相連；兩個跨阻分別跨接在兩個輸入管的柵極和漏極之間；兩個負載電阻分別跨接在兩個負載管的柵極和漏極之間。

6.根據權利要求1至4任意一項所述的帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，其特征在于，所述差分轉單端的輸出緩沖級包括第一至第三共三個NMOS晶體管以及第一至第四共四個PMOS晶體管，第一NMOS晶體管提供偏置電流，它的源極接接地端，柵極接偏置電壓，漏極與第二和第三NMOS晶體管的源極連接在一起；第二和第三NMOS晶體管的柵極分別連接全差分限幅放大器的兩個輸出端，漏極分別與第一和第二PMOS晶體管的漏極相連；第一和第二PMOS晶體管的柵極連接到一起并與第一PMOS晶體管的漏極相連；第一至第四PMOS晶體管的源極均與電源端相連；第三PMOS晶體管的柵極與漏極短接到一起，并與第一PMOS晶體的漏極相連；第四PMOS晶體管的柵極與漏極短接到一起，并與第二PMOS晶體管的漏極相連。

7.根據權利要求1至4任意一項所述的帶寬與靈敏度均倍增的標準CMOS差分光電集成接收機，其特征在于，所述差分轉單端的輸出緩沖級包括第一至第四共四個NMOS晶體管；第一和第二NMOS晶體管的柵極短接到一起并與第一NMOS晶體管的漏極相連，其源極均與接地端相連，其漏極分別與第三和第四NMOS晶體管的源極相連；第三和第四NMOS晶體管的柵極分別與全差分限幅放大器的兩個輸出端相連，其漏極均與電源端相連。