[發明專利]一種具有電磁干擾抑制能力的傳感放大電路及其制造方法

在審

• 申請號: 201710121021.2
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106656057A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 張小磊
• 申請（專利權）人: 武漢吉象創新科技有限公司
• 主分類號: H03F1/14
• 分類號: H03F1/14;H03F17/00
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 傅海鵬

技術領域

本發明涉及電磁信號干擾技術領域，尤其涉及一種具有電磁干擾抑制能力的傳感放大電路及其制造方法。

背景技術

光接收機模塊通過業界所熟知的光纖，接收高速(GHz)的光數據傳輸信號。在這些光接收機模塊中通常有一個光探測器將耦合出的電信號傳輸給放大電路，過程是：光纖將光信號找到光探測器上，接著光探測器響應產生光電流，并且放大電路放大這些電流信號。

在接收傳感器的應用中，通常要面臨傳感信號的電磁干擾問題。這種電磁干擾問題是由于傳感器所產生的信號，傳感器放大的信號，以及電路上的信號，這些信號幅度相差太大所導致。例如，通常光電二極管所產生在微安到毫安之間的的光電流。然而，跨阻放大器或者其他轉換電路將光電二極管的信號轉換成幅度在0.25-5V甚至更大的電壓信號。這個電壓信號端接50-Ohm電阻，在非常接近光電二極管的地方產生5-100mA的環流。這個環流產生一個非常大的干擾信號。因此，這個干擾信號必須得到減小。如圖1所示為目前現有技術上，光電二極管以及對應的放大電路的布局，這種布局就具有之前所描述的電磁干擾。

圖1為一個光電二極管連接到一個放大器集成電路的原理圖。圖1所示的光探測器由光電二極管以及兩個光探測器輸出引腳組成。光電二極管連接到光探測器輸出引腳，因此當光電二極管收到光激勵所產生的的電流流到了這些輸出引腳上。

放大器集成電路通過連接光探測器模塊輸出引腳以及放大器集成電路的輸入引腳的鍵合線響應光探測器模塊。在圖1所示的例子中，信號輸入到的放大器集成電路由一個晶體管和一個電容表示。放大器集成電路通過放大器輸出引腳將結果輸出給后級電路。放大器集成電路所包含的放大器可以認為是所屬技術領域中的一種。其中的一種應用，可以利用跨阻放大器將光檢測器提供的光電流信號轉換成方便被后級電路處理的電信號。

如圖2所示為當前現有技術中，一種包含圖1電路原理圖的光電二極管-放大器電路的布局框圖。在圖2中，光探測器模塊包含一個光電二極管，該光電二極管連接相連光檢測模塊輸出引腳以及放大器集成電路輸入引腳的鍵合線。

圖3所示為當前現有技術中，一種光電二極管-放大器連接電路的仿真三維視角。在圖3中，光探測器模塊包含一個光電二極管，該光電二極管連接相連光檢測模塊輸出引腳以及放大器集成電路輸入引腳的鍵合線。放大器集成電路可以是所屬技術領域中的一種結構，例如之前圖1所描述的結構。

雖然現有技術中，如圖1-3所示的光電二極管-放大器連接電路中，能夠有效地將光電二極管產生的光電流傳輸到放大器集成電路中。但是這樣處理并不是最佳，因為這些電路對放大器輸出信號，以及系統所包含的光檢測器模塊和放大器集成電路所產生的的其他信號的干擾非常的敏感。對干擾信號的敏感程度可以通過之前的圖1看出來。當光檢測模塊通過兩條并行的鍵合線連接到放大器集成電路時，將形成一個高Q的RF環路，如同一個接收天線。這個環路在圖1中的虛線所示。這個環路天線對放大器集成電路的輸出到輸入耦合，以及引起整個系統的信號失真和器件不穩定的干擾，非常的敏感。換句話說，由放大器輸出或者系統中信號經過環路天線器件引起的電磁場的改變，將產生一個干擾光電流的環路電流，這個干擾電流由管檢測模塊產生，并將導致系統失真和不穩定。

之前有研究致力于減小如圖1所示的高Q RF環路的干擾敏感效應。其中的一種方式如圖4所示。圖4是一個連接到放大器集成電路的三端光檢測模塊電路原理圖。圖4的光檢測模塊有3短光電二極管以及3個光檢測模塊輸出引腳組成。

放大器集成電路通過連接光檢測模塊輸出引腳以及放大器集成電路的輸入引腳的鍵合線，響應光檢測模塊。在圖4的例子中，放大器集成電路由一個晶體管和一個電容，由于在光電二極管-放大器電路的連接中，通過引入兩對方向相反的環路來減小輸出到輸入、以及系統中其他干擾的影響，因此圖4的結構要優于圖1。這兩個環路由3端光電二極管，鍵合線，以及放大器集成電路組成。這兩個環路類似兩個圖1中的環路組成。然而，由于這兩個環路干擾效應的相互抵消，在實驗上這兩個環路的干擾抑制效果要好于圖1所示的電路。更具體地說，由于其中一個環路靠近，并且幾乎相似于另外一個環路，因此一個環路所產生的的電磁場改變將被另外一個環路所抵消。這種結構天然具有的特點是，其中一個環路所產生的的電磁場的改變，與另外一個環路所產生的的改變在幅度上接近一致，但是方向相反。由于兩個干擾電流的相互抵消，因此只有光電二極管所產生的信號電流傳輸到放大器集成電路中。