[发明专利]高带宽TIA增益平坦度的优化方法

说明书

高带宽TIA增益平坦度的优化方法，属于光通信芯片技术领域，本发明为解决常用带电感峰化技术的TIA电路低频增益曲线不平坦，最终影响TIA整体性能的问题。本发明方法针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，该方法为：在TIA的反馈电阻两端并联补偿电容。优化后TIA的主极点频率f为：

技术领域

本发明属于光通信芯片技术领域，具体涉及对引入电感峰化的TIA的增益进行平坦化的技术。

背景技术

在光纤通信集成电路的接收端，需要将光信号通过光电二极管(PD)转换为电流信号，再通过跨阻放大器(TIA)将电流信号转换为电压信号。在高带宽TIA芯片的内部，通常在其信号输入端和负载电阻端分别串联电感器，该做法称为电感峰化技术，电感的作用是在电路输出节点产生零点，获得增益曲线图内出现过冲，减缓增益随频率增大而跌落的速率，达到提高TIA-3dB带宽的目的。但该种做法将会引起过冲前的增益曲线凹凸不平坦现象，导致输出的信号眼图不理想，因此引入高带宽TIA增益平坦度的优化方法，来解决该问题。

图1给出了常用的带电感峰化技术的TIA电路原理图。图1中，TIA由放大器-A及其反馈电阻R_F构成，TIA的输入端连接光电二极管，其中C_D表示光电二极管的等效输入电容，I_in表示光电二极管的等效电流源，在放大器-A内部的信号输入端或输出负载端串联电感器，即加入电感峰化技术，图1中未画出放大器-A内部详细电路图，因此，其内部引入的电感也未给出。

该电路存在如下等式：

V_X＝V_out/(-A) (1)

(V_out+V_out/A)/R_F＝-I_in-(V_out/A)C_DS (2)

即：

反馈放大器提供了一个大约为R_F的中频带跨阻增益，而其具有的时间常数为R_FC_D/(A+1)。因此，主极点的带宽等于：

以上式子中A为运放增益，V_X为节点X的电压，V_out为TIA输出电压，R_F为反馈电阻值，C_D为光电二极管等效输入电容值，I_in为光电二极管等效电流源的输出电流值。

如图3所示，由于放大器-A内部的信号输入端和负载电阻一端串联电感器，增益曲线会在曲线跌落之前产生一个很大的过冲，如点M18；又由于主极点M16位于该过冲的上升段，因此使得增益曲线变成先凸起(点M15)后凹陷(点M16)又凸起的形状，该增益曲线在增益跌落前的凹凸不平坦现象，导致输出的信号眼图不理想，无法满足高带宽TIA的性能需求。

发明内容

本发明目的是为了解决常用带电感峰化技术的TIA电路低频增益曲线不平坦，最终影响TIA整体性能的问题，提供了一种高带宽TIA增益平坦度的优化方法。

本发明所述高带宽TIA增益平坦度的优化方法，该方法针对带电感峰化技术的TIA进行增益平坦度优化，该方法为：在TIA的反馈电阻两端并联补偿电容。

优化后TIA的主极点频率f为：

式中：

A为TIA中放大器的增益；

R_F为TIA中并联在放大器两端的反馈电阻的阻值；