[發明專利]一種高靈敏度的寬帶光接收機前端電路

有效

• 申請號: 201710266104.0
• 申請日: 2017-04-21
• 公開（公告）號: CN107147448B
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 謝生;谷由之;毛陸虹
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H04B10/69
• 分類號: H04B10/69
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李林娟

1.一種高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，所述光接收機前端電路包括：依次電連接的跨阻放大器、限幅放大器、以及輸出緩沖級，所述限幅放大器兩端并聯設置有直流偏移消除電路，其特征在于，

所述跨阻放大器的輸入端加入自舉電路降低探測器電容的影響；所述跨阻放大器加入噪聲消除電路降低電源電流變化引起的噪聲，提高靈敏度；

所述限幅放大器為一組三級級聯、通過電容C₁和C₂交錯地跨接在兩級差分放大器的輸出端，形成負密勒補償，用于將電壓信號放大到所需電壓水平；

所述直流偏移消除電路使用差分有源密勒電容電路，用于消除直流偏移的影響；

所述輸出緩沖級采用F_t倍頻器結構；

其中，所述自舉電路包括：鍺硅異質結雙極晶體管T₁、電容C_C、電阻R_b，

所述鍺硅異質結雙極晶體管T₁構成的射隨器實現單位增益，所述電容C_C用于隔離鍺硅異質結雙極晶體管T₁的基極電容，所述電阻R_b對鍺硅異質結雙極晶體管T₁的基極進行偏置。

2.根據權利要求1所述的高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，其特征在于，所述噪聲消除電路包括：電流源I₂和鍺硅異質結雙極晶體管T₄。

3.根據權利要求1所述的高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，其特征在于，所述限幅放大器由鍺硅異質結雙極晶體管T_L1、T_L2、T_L3、T_L4和T_L5、電阻R_L1和R_L2、電容C₁和C₂組成；

鍺硅異質結雙極晶體管T_L4和T_L5為偏置管提供偏置電流，電容C₁和C₂提供負密勒補償；

射隨器T_L3被插入到反饋通道中，以驅動負載電容，有效降低射隨器的輸出阻抗。

4.根據權利要求1所述的高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，其特征在于，所述差分有源密勒電容電路包括：NMOS晶體管M₁和M₂、電阻R_D和R_MA、電容C_MA和鍺硅異質結雙極晶體管T₄₁，

鍺硅異質結雙極晶體管T₄₁是偏置管，提供偏置電流，電容C_MA、電阻R_D和NMOS晶體管M₂構成差分有源密勒電容；

電容C_MA通過NMOS晶體管M₂的密勒效應進行放大，放大倍數為差分放大器的增益因子1+g_m2R_D；g_m2是晶體管M₂的跨導。

5.根據權利要求1所述的高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，其特征在于，所述F_t倍頻器結構由鍺硅異質結雙極晶體管T₅₁和T₅₂、電阻R₅₁和電流源I_ss組成。

6.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，其特征在于，所述光接收機前端電路的-3dB帶寬達到16GHz，跨阻增益大于98dBΩ，等效輸入噪聲電流小于15pA/sqrt(Hz)。

7.根據權利要求1至5中任一權利要求所述的高靈敏度的寬帶光接收機前端電路，其特征在于，所述光接收機前端電路與標準SiGe BiCMOS工藝兼容，可實現同一芯片上高性能的光接收機前端、與信號處理后端的單片集成。