[发明专利]基于共源共栅伪差分结构的预加重驱动电路

说明书

本发明公开了一种基于共源共栅伪差分结构的预加重驱动电路，包括偏置电路、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管和第十二MOS管，第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第七MOS管、第八MOS管和第九MOS管均为P型MOS管，第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第十MOS管、第十一MOS管和第十二MOS管均为N型MOS管；优点是在具有简单的电路结构的基础上，输出灵活性高，可以根据需要输出不同的预加重电压驱动信号，满足不同的环境需求。

技术领域

本发明涉及一种预加重驱动电路，尤其是涉及一种基于共源共栅伪差分结构的预加重驱动电路。

背景技术

随着网络和通信数据传输速率的不断提高，人们对带宽的需求日益增加，但是传统电互连因其自身存在严重的介电损耗以及信道衰减等弊端。因此，带宽的提高受到极大的限制。

光互连是以光波作为传递信息载体的一种传输方式，对光学信息进行并行传输处理。光互连技术在高速数据传输环境中有着电互连技术不可比拟的优势——串扰小、密度高、速率快、功耗低等，并且将会逐步取代传统电互连。其中，以电光调制器、光电探测器、光开关为典型代表的光子器件已得到快速发展。硅基电光调制器通过改变硅材料折射率来实现对电光信号的调制，而以载流子色散效应为作用机理的电光调制器的研究较为普遍，即通过载流子的注入或抽取，改变材料中自由载流子浓度，进而改变硅材料的吸收系数和等效折射率。根据载流子工作方式不同，基于载流子色散效应的硅基光子器件可划分为正偏PIN结构、反偏PIN结构和MOS电容结构三种电学结构。其中，基于正偏PIN结载流子注入型电光调制器因其能实现较高的调制效率而得到较为广泛关注，但受载流子的扩散运动慢和复合寿命长的限制，造成其调制速度难以做高。

预加重技术能够改善电光调制器本征区内载流子的注入速度与复合寿命问题，进而改善光学传输特性。2007年，康奈尔大学首次通过信号发生器、反相器、脉冲发生器、延迟器、放大器与功率合成器等一系列数字电路仪器构成具有预加重功能的FIR数字滤波器，利用数字信号处理技术实现将标准的NRZ信号转换成预加重信号，使得基于PIN电学结构的硅基微环调制器可支持10Gbit/s以上的高速信号传输。这种预加重电信号产生方法所采用的电路结构较为复杂，而且其中运用到的数字信号处理仪器功能固然强大，但却是以功耗和所占据体积为代价的。近些年来，采用不同技术方法实现的预加重电路相继被报道。2010年，中科院半导体所余金中教授研究小组借鉴于康奈尔大学的设计思想提出一个新思路，利用功率合成器将两个方波信号进行合并，产生预加重信号，从而提高光开关响应速度。其中，实验结果表现为开关响应时间小于400ps。日本光学电子技术研究学会依然利用FIR数字滤波器合成预加重电信号技术，输出峰-峰值电压、正偏置电压分别为1.96V、0.72V的预加重电信号以驱动微环电光调制器，实现了50Gb/s的传输速率且消光比达到4.58dB。相继地，麻省理工学院设计了一种全数字电路的片选结构进行单片集成微环电光调制器，尽管码元传输率仅为2.5Gb/s，但却实现了功耗的大幅度降低至1.23pJ/bit，可为以后高密度、低功耗的硅基光电集成研究提供了参考方向。2014年，由德州农工大学与惠普实验室组成的合作研究小组利用方波主电路与正、负边缘脉冲电路并行处理合成预加重信号，并通过可调延迟单元独立控制上升和下降的预加重电位用以补偿不同边沿时间所产生的非线性瞬态特性。2015年，加利福尼亚大学与惠普实验室通过共同合作，利用高速信号发生器的不同输出，合成具有预加重功能的FIR滤波器，作为微环调制器的驱动电路。利用该电路，微环调制器可支持20Gbit/s的数据传输，并且工作带宽由1.1GHz扩展至10.9GHz。

但是，上述这些预加重驱动电路是都是通过预先计算设计的所需要电压数值要求，所以主要局限于单一预加重电压值的输出，并且FIR滤波器设计复杂性的特点限制了多个预加重电压值的输出，使得预加重电路在电压输出方面缺少灵活性，不能很好的满足不同环境。

发明内容