[發明專利]轉阻放大器

有效

• 申請號: 201610302649.8
• 申請日: 2016-05-09
• 公開（公告）號: CN107359865B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 陳明東;林惠禎;王又法
• 申請（專利權）人: 光寶科技新加坡私人有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45;H03F3/08
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 鄭泰強;李昕巍

本公開提供一種轉阻放大器，包括第一級轉導放大器、第二級轉導放大器、第三級放大器與反饋電路。第一級轉導放大器電性連接于輸入電流源，以接收第一輸入信號，再輸出第一輸出信號。第二級轉導放大器電性連接于第一級轉導放大器，以接收第一輸出信號，再輸出第二輸出信號。第三級放大器電性連接于第二級轉導放大器，以接收第二輸出信號，再由輸出第三輸出信號。反饋電路的一端電性連接于第一級轉導放大器，反饋電路的另一端電性連接于第三級放大器，以穩定第三輸出信號。其中，第三級放大器由第一輸出級與第二輸出級所組成。本公開可以縮短轉阻放大器的傳輸延遲的時間。

技術領域

本發明乃是涉及一種轉阻放大器(Trans-Conductance Amplifier；TIA)，特別涉及一種將縮短傳輸延遲時間的轉阻放大器。

背景技術

在光通信系統中，光接收器的增益與靈敏度是很重要的特性，必須同時提高兩者使傳輸效能達到優化。傳統的光接收器所采用的單級(Single-Stage)轉阻放大器的結構簡單，但由于整體增益及帶寬特性與放大器的輸出端阻抗大小有密切關系，單級轉阻放大器的架構會因其電壓增益不足而具有無法獲得高靈敏度的問題。

因此，一般來說會采用多級(Multi-Stage)轉阻放大器的架構來設計光接收器，以實現高電壓增益。此種多級轉阻放大器的架構通常包含多個串聯的單一放大器，但由于光接收器的輸入電流取決于光電二極管所接收的紅外線，因此輸入電流的最大值與最小值可能存在四倍的差距。輸入電流的最大值與最小值之間的差距將拉大轉阻放大器的輸出端電位由高至低的傳輸延遲(Propagation Delay)。

發明內容

本發明實施例公開一種轉阻放大器，包括第一級轉導放大器、第二級轉導放大器、第三級放大器與反饋電路。第一級轉導放大器具有一輸入端與一輸出端，第一級轉導放大器的輸入端電性連接于輸入電流源，以接收第一輸入信號，再由第一級轉導放大器的輸出端輸出第一輸出信號。第二級轉導放大器，具有一輸入端與一輸出端，第二級轉導放大器的輸入端電性連接于第一級轉導放大器的輸出端，以接收第一輸出信號，再由第二級轉導放大器的輸出端輸出第二輸出信號。第三級放大器，具有一輸入端與一輸出端，第三級放大器的輸入端電性連接于第二級轉導放大器的輸出端，以接收第二輸出信號，再由第三級放大器的輸出端輸出第三輸出信號。反饋電路的一端電性連接于第一級轉導放大器的輸入端，反饋電路的另一端電性連接于第三級放大器的輸出端，以穩定第三輸出信號。其中，第三級放大器由第一輸出級與第二輸出級所組成。

在本發明其中一個實施例中，第三級放大器的第一輸出級包括電流源，其一端電性連接于供應電壓源，以公開穩定電流，其另一端連接于第三級放大器的輸出端。

在本發明其中一個實施例中，第三級放大器的第二輸出級包括第一NMOS晶體管與第二PMOS晶體管。第一NMOS晶體管與第二PMOS晶體管的柵極相連接以形成第三級放大器的輸入端。第二PMOS晶體管的源極電性連接于供應電壓源，且第二PMOS晶體管的漏極與第一NMOS晶體管的漏極相連接于第三級放大器的輸出端。第一NMOS晶體管的漏極接地。

在本發明其中一個實施例中，轉阻放大器包括參考電壓電路。參考電壓電路包括定電流單元、第三晶體管、第四晶體管與第五晶體管。定電流單元包含電流鏡與偏壓電流源。第三晶體管的柵極、第四晶體管的柵極與電流鏡相互并聯。第四晶體管的漏極形成參考電壓電路的輸出端，以輸出參考電壓信號。第五晶體管并聯于定電流單元，并且電性連接于供應電壓源與定電流源的輸出端之間。