[发明专利]一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电磁信号干扰技术领域，尤其涉及一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法。

背景技术

光接收机模块通过业界所熟知的光纤，接收高速(GHz)的光数据传输信号。在这些光接收机模块中通常有一个光探测器将耦合出的电信号传输给放大电路，过程是：光纤将光信号找到光探测器上，接着光探测器响应产生光电流，并且放大电路放大这些电流信号。

在接收传感器的应用中，通常要面临传感信号的电磁干扰问题。这种电磁干扰问题是由于传感器所产生的信号，传感器放大的信号，以及电路上的信号，这些信号幅度相差太大所导致。例如，通常光电二极管所产生在微安到毫安之间的的光电流。然而，跨阻放大器或者其他转换电路将光电二极管的信号转换成幅度在0.25-5V甚至更大的电压信号。这个电压信号端接50-Ohm电阻，在非常接近光电二极管的地方产生5-100mA的环流。这个环流产生一个非常大的干扰信号。因此，这个干扰信号必须得到减小。如图1所示为目前现有技术上，光电二极管以及对应的放大电路的布局，这种布局就具有之前所描述的电磁干扰。

图1为一个光电二极管连接到一个放大器集成电路的原理图。图1所示的光探测器由光电二极管以及两个光探测器输出引脚组成。光电二极管连接到光探测器输出引脚，因此当光电二极管收到光激励所产生的的电流流到了这些输出引脚上。

放大器集成电路通过连接光探测器模块输出引脚以及放大器集成电路的输入引脚的键合线响应光探测器模块。在图1所示的例子中，信号输入到的放大器集成电路由一个晶体管和一个电容表示。放大器集成电路通过放大器输出引脚将结果输出给后级电路。放大器集成电路所包含的放大器可以认为是所属技术领域中的一种。其中的一种应用，可以利用跨阻放大器将光检测器提供的光电流信号转换成方便被后级电路处理的电信号。

如图2所示为当前现有技术中，一种包含图1电路原理图的光电二极管-放大器电路的布局框图。在图2中，光探测器模块包含一个光电二极管，该光电二极管连接相连光检测模块输出引脚以及放大器集成电路输入引脚的键合线。

图3所示为当前现有技术中，一种光电二极管-放大器连接电路的仿真三维视角。在图3中，光探测器模块包含一个光电二极管，该光电二极管连接相连光检测模块输出引脚以及放大器集成电路输入引脚的键合线。放大器集成电路可以是所属技术领域中的一种结构，例如之前图1所描述的结构。

虽然现有技术中，如图1-3所示的光电二极管-放大器连接电路中，能够有效地将光电二极管产生的光电流传输到放大器集成电路中。但是这样处理并不是最佳，因为这些电路对放大器输出信号，以及系统所包含的光检测器模块和放大器集成电路所产生的的其他信号的干扰非常的敏感。对干扰信号的敏感程度可以通过之前的图1看出来。当光检测模块通过两条并行的键合线连接到放大器集成电路时，将形成一个高Q的RF环路，如同一个接收天线。这个环路在图1中的虚线所示。这个环路天线对放大器集成电路的输出到输入耦合，以及引起整个系统的信号失真和器件不稳定的干扰，非常的敏感。换句话说，由放大器输出或者系统中信号经过环路天线器件引起的电磁场的改变，将产生一个干扰光电流的环路电流，这个干扰电流由管检测模块产生，并将导致系统失真和不稳定。

之前有研究致力于减小如图1所示的高Q RF环路的干扰敏感效应。其中的一种方式如图4所示。图4是一个连接到放大器集成电路的三端光检测模块电路原理图。图4的光检测模块有3短光电二极管以及3个光检测模块输出引脚组成。

放大器集成电路通过连接光检测模块输出引脚以及放大器集成电路的输入引脚的键合线，响应光检测模块。在图4的例子中，放大器集成电路由一个晶体管和一个电容，由于在光电二极管-放大器电路的连接中，通过引入两对方向相反的环路来减小输出到输入、以及系统中其他干扰的影响，因此图4的结构要优于图1。这两个环路由3端光电二极管，键合线，以及放大器集成电路组成。这两个环路类似两个图1中的环路组成。然而，由于这两个环路干扰效应的相互抵消，在实验上这两个环路的干扰抑制效果要好于图1所示的电路。更具体地说，由于其中一个环路靠近，并且几乎相似于另外一个环路，因此一个环路所产生的的电磁场改变将被另外一个环路所抵消。这种结构天然具有的特点是，其中一个环路所产生的的电磁场的改变，与另外一个环路所产生的的改变在幅度上接近一致，但是方向相反。由于两个干扰电流的相互抵消，因此只有光电二极管所产生的信号电流传输到放大器集成电路中。