[发明专利]一种高灵敏度的宽带光接收机前端电路

说明书

本发明公开了一种高灵敏度的宽带光接收机前端电路，所述光接收机前端电路包括：依次电连接的跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除电路、以及输出缓冲级，所述跨阻放大器的输入端加入自举电路降低探测器电容的影响；所述跨阻放大器加入噪声消除电路降低电源电流变化引起的噪声，提高灵敏度；所述限幅放大器为一组三级级联、带有负密勒电容补偿，用于将电压信号放大到数字处理单元所需电压水平；所述直流偏移消除电路使用差分有源密勒电容电路，用于消除直流偏移的影响；所述输出缓冲级采用F_t倍频器结构。本发明采用自举电路来抵消输入端电容对RGC输入级工作频带的限制，通过噪声消除电路来降低电源电流的噪声，提高电路灵敏度。

技术领域

本发明涉及光通信、光互连及可见光通信系统领域，尤其涉及一种与锗硅双极-互补金属氧化物半导体(SiGe BiCMOS)工艺兼容的、采用自举电路以及噪声消除技术设计的高灵敏度宽带光接收机前端电路。

背景技术

随着社会信息化程度的不断提升，以超高清视频、云计算及移动互联网为代表的宽带业务蓬勃发展，这使得人类社会对网络带宽和数据流量的需求成倍增长。为满足海量信息的传输，用于干线网络传输的超高速、超大容量光纤通信技术已取得突破性进展。然而，受工艺和成本的限制，光纤通信的“最后一公里”仍然没有得到很好地解决。因此，研制低成本、高性能的光接收机成为集成光电子领域的研究热点。

目前，现行实用的光接收机普遍采用硅基标准CMOS电路的混合集成，因而存在寄生效应大、成本高、可靠性差等问题。为了克服混合集成的上述限制，科研人员提出采用技术成熟的标准CMOS工艺实现光接收机的单片集成化，并实施了多种集成方案。

例如，毛陆虹等人对标准CMOS工艺的单片集成光接收机进行了系统研究[1]，提出了带前均衡电路的CMOS光电集成接收机、以及带宽和灵敏度均倍增的标准CMOS差分光电集成接收机等结构。

但是受硅材料自身的间接带隙特性和工艺结构的限制、以及探测器输入电容对整个电路的带宽和噪声特性的影响，很难实现高灵敏度的宽带光接收机。

发明内容

本发明提供了一种高灵敏度的宽带光接收机前端电路，本发明采用自举电路来抵消输入端电容对RGC输入级工作频带的限制，通过噪声消除技术来降低电源电流的噪声，提高电路灵敏度，详见下文描述：

一种高灵敏度的宽带光接收机前端电路，所述光接收机前端电路包括：依次电连接的跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除电路、以及输出缓冲级，

所述跨阻放大器的输入端加入自举电路降低探测器电容的影响；所述跨阻放大器加入噪声消除电路降低电源电流变化引起的噪声，提高灵敏度；

所述限幅放大器为一组三级级联、带有负密勒电容补偿，用于将电压信号放大到所需电压水平；

所述直流偏移消除电路使用差分有源密勒电容电路，用于消除直流偏移的影响；

所述输出缓冲级采用F_t倍频器结构。

所述自举电路包括：锗硅异质结双极晶体管T₁、电容C_C、电阻R_b，

所述锗硅异质结双极晶体管T₁构成的射随器实现单位增益，所述电容C_C用于隔离锗硅异质结双极晶体管T₁的基极电容，所述电阻R_b对锗硅异质结双极晶体管T₁的基极进行偏置。

所述噪声消除电路包括：电流源I₂和锗硅异质结双极晶体管T₄。