[实用新型]一种跨阻放大器的自动增益电路

说明书

本实用新型提供了一种跨阻放大器的自动增益电路，通过另设一路输入电流分流路径，在输入电流增大时，电流分流路径逐渐开启，部分输入电流从所述电流分流路径流过，使得流过反馈电阻RF的电流部分减小。上述的一种跨阻放大器的自动增益电路，可应用在各种跨阻放大器中的自动增益控制电路中，尤其是高速率、高带宽的跨阻放大器中，电路结构新颖、简洁，可靠性高。

技术领域

本实用新型涉及电子电路领域，尤其涉及跨阻放大器。

背景技术

在现代高速光纤通信系统中，跨阻放大器TIA扮演着把光电二极管生成的微弱光电流信号转化并放大为电压信号，并输出给后续的电路进行处理。因此TIA处于接收端最前沿，是光通信系统接收端的核心器件，其噪声、灵敏度、动态范围、灵敏度等核心指标基本决定了整个接收系统的性能。

典型的跨阻放大器电路的核心指标包括跨阻Z_T、带宽f_-3dB、等效输入噪声I_IN、输入阻抗R_IN等，同时实际的商用的跨阻放大器电路是比较复杂的，多是多极点系统，其中主要关注的是主极点ω_p1及次极点ω_p2。

除此之外，输入动态范围也是一项重要指标，其定义为饱和输入光功率与灵敏度的差值。饱和输入光功率和灵敏度分别定义为在一定可允许误码率范围内的最大和最小输入光功率。灵敏度主要由等效输入噪声决定，等效输入噪声越小，则灵敏度指标越高；而饱和输入光功率主要由输出信号的脉宽失真等因素决定。从上述公式可看出，要取得比较良好的灵敏度指标，需要在带宽允许的前提下，将跨阻即R_F值尽量做大，而跨阻越大，则饱和输入光功率则越小。

在实际应用的跨阻放大器中通常都会加入自动增益控制(Automatic GainControl,AGC)电路来解决这个问题。即在较小输入光功率时，保持大跨阻；在较大输入光功率时，自动调节减小跨阻，使得输出信号不会产生过大的脉宽失真，从而拓宽动态范围。

AGC功能通常采用一个可调的有源电阻与反馈电阻并联来实现对跨阻的调节。有两种常用的方法来检测输入光功率是否过大到会导致输出产生过大的脉宽失真，一是检测TIA的交流输出幅度，如图1所示；二是检测TIA的输出直流电平变化，如图2所示。

这两种方式都是通过直接调节反馈电阻的阻值，进而调节跨阻值来实现自动增益调节的。但这种方式，改变反馈电阻后，在输入端的主极点ω_p1也会被改变，随着输入信号逐步增大，反馈电阻R_F值逐步变小，主极点ω_p1则逐步向远离原点位置，即向高频位置移动，而次极点ω_p2则基本维持不变，因此主极点逐步靠近次极点。在较低带宽的跨阻放大器设计中，由于搭配应用的光电二极管的结电容一般较大，即C_IN较大，同时反馈电阻R_F也很大，因而主极点ω_p1频率是比较低，主极点离次极点相隔较远。因此，虽然随着自动增益调节后，主极点向次极点移动，但两个节点仍能保持较远的距离，不会产生严重的稳定性问题。而在高速，超高速，如10Gbps/25Gbps或以上速率的跨阻放大器设计中，C_IN/R_F都不能设计得太大，因此主极点距离次极点位置是比较近的，当自动增益控制环路调整了R_F值后，主极点逐渐靠近次极点，将会产生严重的稳定性问题，呈现为幅频曲线在高频处产生极大的峰值，反馈环路的稳定性阈值下降，产生谐振或震荡，严重影响高速信号质量。因此，传统的这些自动增益控制技术不再适用于高带宽的跨阻放大器应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的主要技术问题是提供一种跨阻放大器的自动增益方法和电路，可应用在各种跨阻放大器中的自动增益控制电路中，尤其是高速率、高带宽的跨阻放大器中，电路结构新颖、简洁，可靠性高。