[发明专利]一种CMOS工艺激光驱动电路

说明书

本发明公开了一种CMOS工艺激光驱动电路，包括输入电流模逻辑(CML)电路、内嵌低电压差线性稳压器电路、负反馈钳位电路、共模反馈电路。该结构差分数字电压信号转化为开关电流信号，用于驱动激光二极管；同时接收外部设置的参考电流信号，采用负反馈的原理，调节外部输入的差分数字电压信号的电平，进而调节开关电流信号的大小，使之与参考电流信号成正比。本发明用于CMOS工艺的激光二极管驱动器电路中，其特点是通过电阻将输出电流和设置电流转化为电压形式，比较电压的大小，并通过共模反馈电路驱动输出电流管的输出电流，来达到设定的电流大小；在确保输出电流能力的同时，提高了CMOS工艺下激光驱动器的工作速率。

技术领域

本发明涉及一种CMOS工艺激光驱动电路，特别是在CMOS工艺下实现传输速率1Gbps以上大于50mA的调制电流，属于光电转换器件技术领域。

背景技术

随着通信数据业务量的快速增长，对光纤数据传输芯片的需求就越来越大。激光驱动器电路是光纤收发模块中的重要器件，其驱动输出信号的速度和信号质量影响着传输系统的性能。目前，激光驱动器电路多采用先进的Gesi工艺来满足输出驱动高速大电流。传统的CMOS工艺的激光驱动电路是采用开关电流源来实现，因此尾电流源需要满足支持1毫安到几十毫安的电流变化，即便不考虑电流失配的影响，这种大电流范围变化的电流源实现起来也非常困难。且开关管还会引入大量的开关噪声，影响输出信号的质量，特别是在低电源电压下，很难保证输出速率为Gbps以上，电流大小为几十毫安的驱动电流。由于在CMOS下，尾电流源抬升了开关管的源端电压，在衬偏效应的作用下，开关管阈值电压升高，导致开关速率的降低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种CMOS工艺激光驱动电路,该电路通过反馈控制的方式，将驱动电流调节与开关信号驱动整合在一起，在完成电流输出级的驱动电流设置调节的同时，实现了开关信号的传输，有效的提升电路的工作速度。

本发明的技术解决方案是：一种CMOS工艺激光驱动电路，该驱动电路结构包括共模反馈电路，该共模反馈电路，将差分数字电压信号转化为开关电流信号，用于驱动激光二极管，同时，接收外部设置的参考电流信号，采用负反馈的原理，调节外部输入的差分数字电压信号的电平，进而调节开关电流信号的大小，使之与参考电流信号成正比。

所述共模反馈电路包括电压调节级、缓冲驱动级、电流输出级、电压反馈级；

电压调节级，接收差分数字电压信号，比较参考电压和电压反馈级输出的反馈电压，根据比较结果调节差分数字电压信号电平，即当反馈电压大于参考电压时，升高差分数字信号的电平；否则，降低差分数字信号的电平，将调节后的差分数字电压信号发送至缓冲驱动级。

缓冲驱动级，降低调节后的差分数字电压信号的共模电平，得到驱动差分电压信号，驱动差分电压信号的低电平小于电流输出级的开启阈值电压。

电流输出级，将驱动差分电压信号正负两路信号分别转换为开关电流信号，开关电流信号的幅度与差分数字电压信号的大小成正比。

电压反馈级，将开关电流信号转化为反馈电压，反馈至电压调节级。

所述电压调节级包括运算放大器OPA_1、电流驱动管M10、NMOS管M1、M2、电阻R7、R8、R3。

运算放大器OPA_1的正极输入端连接参考电压，负极输入端连接反馈电压，输出端连接电流驱动管M10的栅极；电流驱动管M10的源极连接至内核电压，电流驱动管M10的漏极并联连接电阻R7、R8的一端；NMOS管M1和M2的栅极分别连接差分数字电压信号的正端和负端，NMOS管M1和M2的源极通过电阻R3接地，NMOS管M1和M2的漏极分别连接电阻R7、R8的另一端；NMOS管M1和M2的漏极的电压信号为调节后的差分数字电压信号。

所述缓冲驱动级包括两个由NMOS管和电流源构成的跟随器实现。