高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器的制造方法
【專利摘要】高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器。涉及四種具有高動(dòng)態(tài)范圍的突發(fā)模式的跨阻放大器。為了解決現(xiàn)有的跨阻放大器存在低頻截至頻率和動(dòng)態(tài)范圍較小、靈敏度低的問(wèn)題。本發(fā)明所述的四號(hào)三極管的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源相連；四號(hào)三極管的發(fā)射極依次連接四號(hào)電阻、一號(hào)三極管的集電極；二號(hào)三極管的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻和二號(hào)電阻相連；二號(hào)電阻同時(shí)與一號(hào)電流源的正極和三號(hào)電阻相連；三號(hào)三極管的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管的基極相連；三號(hào)三極管的發(fā)射極與三號(hào)電阻相連，二號(hào)電阻同時(shí)與一號(hào)電流源的正極和三號(hào)電阻相連。有益效果為不存在低頻截至頻率，具有足夠的相位裕度，響應(yīng)速度快，靈敏性較高。適用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)。
【專利說(shuō)明】
高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及四種具有高動(dòng)態(tài)范圍的突發(fā)模式的跨阻放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)PON的應(yīng)用中，局端接收機(jī)OLT需要分時(shí)接收用戶端信號(hào)，由于各用戶端和局端的距離差異，導(dǎo)致局端接收到的信號(hào)幅度在不同時(shí)間段有較大差異，這就要求局端接收機(jī)工作在突發(fā)模式;并且為了提高傳輸效率，突發(fā)穩(wěn)定時(shí)間在各種協(xié)議中都受到嚴(yán)格限制。突發(fā)模式跨阻放大器Burst mode TIA為PON OLT的一個(gè)重要組成部分，它的設(shè)計(jì)需要在噪聲、帶寬、增益、靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍和響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡，對(duì)設(shè)計(jì)師提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
[0003]如圖1所示，常用的跨阻放大器由三極管&、三極管02、電阻R1、電阻Rf、電壓源Vdci和電流源Idq組成。電阻辦的一端與PON OLT的電源端相連；電阻R1的另一端同時(shí)與三極管&的集電極、三極管Q2的基極光電和電壓輸出端VOUT相連;二極管為外接光電二極管，它把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，光電二極管的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子相連;光電二極管的陽(yáng)極同時(shí)與三極管&的基極和電阻Rf的一端相連;三極管Q2的集電極與PON OLT的電源端相連;三極管Q2的發(fā)射極同時(shí)與電阻Rf的另一端和電流源Idq的正極相連；電流源Idq的負(fù)極與PON OLT的接地端相連;三極管Q1的發(fā)射極與電壓源Vdci的正極相連；電壓源Vdci的負(fù)極與PON OLT的接地端相連;三極管Q2的發(fā)射極與電阻Rf的另一端、電流源Idq的正極相交的節(jié)點(diǎn)為VS1。該跨阻放大器的電流信號(hào)將全部流過(guò)反饋到電阻Rf上，并在節(jié)點(diǎn)VS1和電壓輸出端VOUT產(chǎn)生電壓信號(hào);所以電流信號(hào)越大，節(jié)點(diǎn)VS1的電壓越低，當(dāng)節(jié)點(diǎn)VS1的電壓過(guò)低的時(shí)候會(huì)造成電流源Idq飽和，進(jìn)而導(dǎo)致該跨阻放大器的動(dòng)態(tài)范圍較小。
[0004]現(xiàn)有的技術(shù)為了增大常用跨阻放大器的動(dòng)態(tài)范圍，采用直流恢復(fù)的方法，如圖2所示，通過(guò)運(yùn)放AMP1、電阻Ro、電容Co和三極管&提取輸入電流的直流分量;在常用的跨阻放大器的基礎(chǔ)上，運(yùn)放AMP1的正極輸入端同時(shí)與光電二極管的陽(yáng)極、電阻Rf的一端、三極管&的基極和三極管Q3的集電極相連;運(yùn)放AMP1的負(fù)極輸入端連接在節(jié)點(diǎn)￥5!與三極管&的發(fā)射極之間；運(yùn)放AMPi的輸出端與電阻Rq的一端相連；電阻Ro的另一端同時(shí)與電容Co的一端和三極管Q3的基極相連；電容Co的另一端與PON OLT的接地端相連;三極管Q3的發(fā)射極與PON OLT的接地端相連。該帶直流恢復(fù)的跨阻放大器存在低頻截至頻率如圖3所示，所以信號(hào)碼型中的連碼數(shù)不能超過(guò)一定值，而且由于Ro和Co組成的低通網(wǎng)絡(luò)存在一定的充放電時(shí)間，導(dǎo)致該帶直流恢復(fù)的跨阻放大器的靈敏度不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的跨阻放大器存在低頻截至頻率和動(dòng)態(tài)范圍較小、靈敏度低的問(wèn)題，提出四種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器。
[0006]本發(fā)明提供的第一種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，它包括一號(hào)三極管、二號(hào)三極管、一號(hào)電阻、六號(hào)電阻、光電二極管、光電二極管陰極電壓輸入端子、電壓源和一號(hào)電流源;一號(hào)電阻的一端與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連;一號(hào)電阻的另一端同時(shí)與一號(hào)三極管的集電極和二號(hào)三極管的基極連接，連接點(diǎn)作為電壓輸出端;光電二極管的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子相連;光電二極管的陽(yáng)極同時(shí)與一號(hào)三極管的基極和六號(hào)電阻的一端相連;二號(hào)三極管的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連;一號(hào)電流源的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連;一號(hào)三極管的發(fā)射極與電壓源的正極相連;電壓源的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連；
[0007]它還包括環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路和動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路；
[0008]所述環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路包括四號(hào)三極管和四號(hào)電阻；
[0009]四號(hào)三極管的基極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)，二號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓用于保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路工作時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；四號(hào)三極管的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連；四號(hào)三極管的發(fā)射極與四號(hào)電阻的一端相連;四號(hào)電阻的另一端與一號(hào)三極管的集電極相連；
[0010]所述動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路包括三號(hào)三極管、二號(hào)電阻和三號(hào)電阻；
[0011]二號(hào)三極管的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻的另一端和二號(hào)電阻的一端連接，連接節(jié)點(diǎn)作為一號(hào)節(jié)點(diǎn);二號(hào)電阻的另一端同時(shí)與一號(hào)電流源的正極和三號(hào)電阻的一端相連；
[0012]三號(hào)三極管的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管的基極相連;三號(hào)三極管的發(fā)射極與三號(hào)電阻的另一端相連。
[0013]本發(fā)明還提供了第二種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，第二種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器是在第一種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器的基礎(chǔ)上，采用一號(hào)MOS管代替四號(hào)三極管;采用二號(hào)MOS管代替三號(hào)三極管；
[0014]一號(hào)MOS管的柵極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)，一號(hào)MOS管的源極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連;一號(hào)MO S管的漏極與四號(hào)電阻的一端相連；
[0015]二號(hào)MOS管的柵極和源極同時(shí)與一號(hào)三極管的基極相連;二號(hào)MOS管的漏極與三號(hào)電阻的另一端相連。
[0016]本發(fā)明還提供了第三種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，它包括一號(hào)三極管、二號(hào)三極管、一號(hào)電阻、六號(hào)電阻、光電二極管、光電二極管陰極電壓輸入端子和電壓源;一號(hào)電阻的一端與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連;一號(hào)電阻的另一端同時(shí)與一號(hào)三極管的集電極和二號(hào)三極管的基極連接，連接點(diǎn)作為電壓輸出端;光電二極管的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子相連;光電二極管的陽(yáng)極同時(shí)與一號(hào)三極管的基極和六號(hào)電阻的一端相連;二號(hào)三極管的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連;一號(hào)三極管的發(fā)射極與電壓源的正極相連;電壓源的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連；
[0017]它還包括環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路、動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路和偏置電路；
[0018]所述環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路包括四號(hào)三極管和四號(hào)電阻；
[0019]所述動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路包括三號(hào)三極管、二號(hào)電阻和三號(hào)電阻；
[°02°]所述偏置電路包括五號(hào)三極管、六號(hào)三極管、七號(hào)三極管、八號(hào)三極管、九號(hào)三極管、十號(hào)三極管、^ 號(hào)三極管、十二號(hào)三極管、一號(hào)電流源和五號(hào)電阻；
[0021]四號(hào)三極管的基極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)，二號(hào)節(jié)點(diǎn)的電壓用于保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路工作時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；四號(hào)三極管的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連；四號(hào)三極管的發(fā)射極與四號(hào)電阻的一端相連;四號(hào)電阻的另一端與一號(hào)三極管的集電極相連；
[0022]二號(hào)三極管的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻的另一端和二號(hào)電阻的一端連接，連接節(jié)點(diǎn)作為一號(hào)節(jié)點(diǎn)；
[0023]三號(hào)三極管的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管的基極相連;三號(hào)三極管的發(fā)射極與三號(hào)電阻的一端相連;三號(hào)電阻的另一端與二號(hào)電阻的另一端連接；
[0024]五號(hào)三極管的集電極與三號(hào)電阻和二號(hào)電阻的公共端相連;五號(hào)三極管的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連；
[0025]—號(hào)電流源的正極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連;一號(hào)電流源的負(fù)極同時(shí)與五號(hào)三極管的基極、六號(hào)三極管的基極、七號(hào)三極管的基極和七號(hào)三極管的集電極相連；
[0026]六號(hào)三極管的發(fā)射極和七號(hào)三極管的發(fā)射極均與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連;六號(hào)三極管的集電極同時(shí)與八號(hào)三極管的集電極、八號(hào)三極管的基極和九號(hào)三極管的基極相連；
[0027]八號(hào)三極管的發(fā)射極和九號(hào)三極管的發(fā)射極均與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連；
[0028]九號(hào)三極管的集電極同時(shí)與二號(hào)節(jié)點(diǎn)和五號(hào)電阻的一端相連；
[0029]五號(hào)電阻的另一端同時(shí)連接十二號(hào)三極管的基極和十二號(hào)三極管的集電極相連；
[0030]十二號(hào)三極管的發(fā)射極同時(shí)與^號(hào)三極管的基極和^ 號(hào)三極管的集電極相連；
[0031 ] -|號(hào)三極管的發(fā)射極同時(shí)與十號(hào)三極管的基極和十號(hào)三極管的集電極相連；
[0032]十號(hào)三極管的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連。
[0033]本發(fā)明還提供了第四種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，第四種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器是在第三種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器的基礎(chǔ)上，采用二號(hào)電流源和十三號(hào)三極管代替電壓源；
[0034]二號(hào)電流源的正極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端相連；
[0035]二號(hào)電流源的負(fù)極同時(shí)與十三號(hào)三極管基極和十三號(hào)三極管的集電極相連；
[0036]十三號(hào)三極管的集電極與一號(hào)三極管的發(fā)射極相連；
[0037]十三號(hào)三極管的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端相連；
[0038]所述十三號(hào)三極管為NPN型三極管。
[0039]本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提供的四種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器中動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路都保證了該跨阻放大器的小信號(hào)增益，不存在低頻截至頻率;增大了該跨阻放大器的過(guò)載電流，實(shí)現(xiàn)了該跨阻放大器的高動(dòng)態(tài)范圍，環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償，保持了該跨阻放大器足夠的相位裕度;并且該跨阻放大器不需要直流恢復(fù)電路，所以具有非?？斓捻憫?yīng)速度，靈敏性較高;第三種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器的偏置電路能夠保證在不同工藝下，對(duì)環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路進(jìn)行偏置。
[0040]本發(fā)明適用于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)。
【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為【背景技術(shù)】中常用的跨阻放大器的電路連接示意圖；
[0042]圖2為【背景技術(shù)】中采用直流恢復(fù)電路的跨常用跨阻放大器的電路連接示意圖；
[0043]圖3為【背景技術(shù)】中采用直流恢復(fù)電路的跨阻放大器的幅頻特性示意圖；
[0044]圖4為【具體實(shí)施方式】一所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器連接示意圖；
[0045]圖5為【具體實(shí)施方式】三所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器連接示意圖；
[0046]圖6為【具體實(shí)施方式】五所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器連接示意圖；
[0047]圖7為【具體實(shí)施方式】七所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器連接示意圖；
[0048]圖8為【具體實(shí)施方式】一所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器幅頻特性示意圖；
[0049]圖9為【具體實(shí)施方式】一所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器的輸出電壓和跨阻隨輸入電流變化的曲線；
[0050]圖10為【具體實(shí)施方式】五所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器在25°C時(shí)的環(huán)路相位裕度隨輸入電流變化的曲線圖；
[0051]圖11為【具體實(shí)施方式】五所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器在110°C時(shí)的環(huán)路相位裕度隨輸入電流變化的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖4、圖8和圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，在本實(shí)施方式中，它包括一號(hào)三極管Q1、二號(hào)三極管Q2、一號(hào)電阻R1、六號(hào)電阻R6、光電二極管3、光電二極管陰極電壓輸入端子4、電壓源Vdci和一號(hào)電流源Idci ; —號(hào)電阻Ri的一端與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連;一號(hào)電阻Ri的另一端同時(shí)與一號(hào)三極管Qi的集電極和二號(hào)三極管Q2的基極連接，連接點(diǎn)作為電壓輸出端V0UT;光電二極管3的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子4相連;光電二極管3的陽(yáng)極同時(shí)與一號(hào)三極管Q1的基極和六號(hào)電阻R6的一端相連;二號(hào)三極管Q2的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連;一號(hào)電流源Idq的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連;一號(hào)三極管Q1的發(fā)射極與電壓源Vdq的正極相連;電壓源Vdq的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連；
[0053]它還包括環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I和動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2;
[0054]所述環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I包括四號(hào)三極管Q4和四號(hào)電阻R4;環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I用于實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償；
[0055]四號(hào)三極管Q4的基極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)VB1，二號(hào)節(jié)點(diǎn)電壓用于保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I工作時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；四號(hào)三極管Q4的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連；四號(hào)三極管Q4的發(fā)射極與四號(hào)電阻R4的一端相連；四號(hào)電阻R4的另一端與一號(hào)三極管Qi的集電極相連；
[0056]所述動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2包括三號(hào)三極管Q3、二號(hào)電阻心和三號(hào)電阻R3;動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2用于實(shí)現(xiàn)該跨阻放大器的高動(dòng)態(tài)范圍；
[0057]二號(hào)三極管Q2的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻R6的另一端和二號(hào)電阻R2的一端連接，連接點(diǎn)作為一號(hào)節(jié)點(diǎn)VSi; 二號(hào)電阻R2的另一端同時(shí)與一號(hào)電流源Idci的正極和三號(hào)電阻R3的一端相連;二號(hào)電阻R2用于調(diào)整動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2的開啟電流；
[0058]三號(hào)三極管Q3的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管Q1的基極相連;三號(hào)三極管Q3的發(fā)射極與三號(hào)電阻R3的另一端相連。
[0059]本實(shí)施方式所述的一種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，設(shè)置二號(hào)電阻他兩端電壓小于三號(hào)三極管Q3的開啟電壓VTH，則在輸入電流為零時(shí)，由于六號(hào)電阻R6兩端電壓為零，三號(hào)三極管Q3的導(dǎo)通電壓Vbe等于二號(hào)電阻R2兩端電壓，三號(hào)三極管Q3和三號(hào)電阻R3沒(méi)有電流流過(guò)，當(dāng)輸入電流從零開始增大時(shí)，六號(hào)電阻R6兩端電壓增大，當(dāng)六號(hào)電阻R6兩端電壓與二號(hào)電阻R2兩端電壓之和超過(guò)三號(hào)三極管Q3的開啟電壓Vth時(shí)，由三號(hào)三極管Q3和三號(hào)電阻R3組成的動(dòng)態(tài)跨阻單元開始工作，等效跨阻減小。
[0060]由于環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I使用了與動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2相同類型的器件，并且工作后環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I和動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2有相似的阻抗特性，所以能夠保證該跨阻放大器在寬動(dòng)態(tài)范圍都能有較好的相位裕度。
[0061 ]根據(jù)對(duì)該跨阻放大器進(jìn)行幅頻特性仿真，如圖8所示，能夠確定該跨阻放大器不存在低頻截至頻率；
[0062]根據(jù)對(duì)該跨阻放大器進(jìn)行輸出電壓和跨阻隨輸入電流變化仿真，如圖9所示，能夠確定初始跨阻被設(shè)置在850 Ω，輸入電流增大至300μΑ時(shí)，環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I和動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2開始工作，流過(guò)三號(hào)三極管Q3和四號(hào)三極管Q4的電流開始增加，跨阻阻值開始下降，當(dāng)輸入電流增大至ImA時(shí)，流過(guò)三號(hào)三極管Q3和四號(hào)三極管Q4的電流等效的阻抗與三號(hào)電阻R3和四號(hào)電阻R4的阻值相比被忽略，此時(shí)跨阻不在下降，此時(shí)跨阻的阻值為二號(hào)電阻R2和三號(hào)電阻R3的和。
[0063]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器進(jìn)一步解釋說(shuō)明，在本實(shí)施方式中，所述一號(hào)三極管Q1、二號(hào)三極管Q2、三號(hào)三極管Q3和四號(hào)三極管Q4均為NPN型三極管。
[0064]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是在【具體實(shí)施方式】一所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器基礎(chǔ)上進(jìn)行替換，在本實(shí)施方式中，采用一號(hào)MOS管施代替四號(hào)三極管Q4;采用二號(hào)MOS管跑代替三號(hào)三極管Q3;
[0065]一號(hào)皿)5管施的柵極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)VB1，一號(hào)皿)5管見(jiàn)的源極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連;一號(hào)MOS管Mi的漏極與四號(hào)電阻R4的一端相連；
[ΟΟ??] 二號(hào)MOS管M2的柵極和源極同時(shí)與一號(hào)三極管Qi的基極相連;二號(hào)MOS管M2的漏極與三號(hào)電阻R3的另一端相連。
[0067]只要保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I和動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2有相似的阻抗特性，該跨阻放大器便能夠正常工作。
[0068]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】三所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，所述一號(hào)祖)5管施和二號(hào)皿^管跑均為N型MOS管。
[0069]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖6、圖10和圖11說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，它包括一號(hào)三極管Q1、二號(hào)三極管Q2、一號(hào)電阻R1、六號(hào)電阻R6、光電二極管3、光電二極管陰極電壓輸入端子4和電壓源Vdci; —號(hào)電阻Ri的一端與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連;一號(hào)電阻Ri的另一端同時(shí)與一號(hào)三極管Qi的集電極和二號(hào)三極管Q2的基極連接，連接點(diǎn)作為電壓輸出端V0UT;光電二極管3的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子4相連;光電二極管3的陽(yáng)極同時(shí)與一號(hào)三極管Qi的基極和六號(hào)電阻R6的一端相連;二號(hào)三極管Q2的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連;一號(hào)三極管Q1的發(fā)射極與電壓源Vdc1的正極相連；電壓源Vdci的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連;
[0070]它還包括環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路1、動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2和偏置電路5;
[0071]所述環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I包括四號(hào)三極管Q4和四號(hào)電阻R4;
[0072]所述動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路2包括三號(hào)三極管Q3、二號(hào)電阻此和三號(hào)電阻R3;
[0073]所述偏置電路5包括五號(hào)三極管Q5、六號(hào)三極管Q6、七號(hào)三極管Q7、八號(hào)三極管Qs、九號(hào)三極管Q9、十號(hào)三極管Q1、^ 號(hào)三極管Qn、十二號(hào)三極管Qi2、一號(hào)電流源Idci和五號(hào)電阻R5;
[0074]四號(hào)三極管Q4的基極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)VB1，二號(hào)節(jié)點(diǎn)電壓用于保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路I工作時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；四號(hào)三極管Q4的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連；四號(hào)三極管Q4的發(fā)射極與四號(hào)電阻R4的一端相連；四號(hào)電阻R4的另一端與一號(hào)三極管Qi的集電極相連；
[0075]二號(hào)三極管Q2的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻R6的另一端和二號(hào)電阻R2的一端連接，連接節(jié)點(diǎn)作為一號(hào)節(jié)點(diǎn)VS1;
[0076]三號(hào)三極管Q3的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管Q1的基極相連;三號(hào)三極管Q3的發(fā)射極與三號(hào)電阻R3的一端相連;三號(hào)電阻R3的另一端與二號(hào)電阻R2的另一端連接；
[0077]五號(hào)三極管Qs的集電極與三號(hào)電阻R3和二號(hào)電阻R2的公共端相連;五號(hào)三極管Q5的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連；
[0078]一號(hào)電流源Idci的正極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連；一號(hào)電流源Idci的負(fù)極同時(shí)與五號(hào)三極管Qs的基極、六號(hào)三極管Q6的基極、七號(hào)三極管Q7的基極和七號(hào)三極管Q7的集電極相連；
[0079]六號(hào)三極管Q6的發(fā)射極和七號(hào)三極管Q7的發(fā)射極均與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連;六號(hào)三極管Q6的集電極同時(shí)與八號(hào)三極管Q8的集電極、八號(hào)三極管Q8的基極和九號(hào)三極管Q9的基極相連；
[0080]八號(hào)三極管Q8的發(fā)射極和九號(hào)三極管Q9的發(fā)射極均與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連；
[0081 ] 九號(hào)三極管Qg的集電極同時(shí)與二號(hào)節(jié)點(diǎn)VBi和五號(hào)電阻R5的一端相連；
[0082]五號(hào)電阻R5的另一端同時(shí)連接十二號(hào)三極管Ql2的基極和十二號(hào)三極管Ql2的集電極相連；
[0083]十二號(hào)三極管Ql2的發(fā)射極同時(shí)與^號(hào)三極管Qii的基極和^ 號(hào)三極管Qii的集電極相連；
[0084]-|號(hào)三極管Qii的發(fā)射極同時(shí)與十號(hào)三極管Q1的基極和十號(hào)三極管Q1的集電極相連；
[0085]十號(hào)三極管Qiq的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連。
[0086]在偏置電路5中，由五號(hào)三極管Q5、六號(hào)三極管Q6、七號(hào)三極管Q7、八號(hào)三極管Qs和九號(hào)三極管Q9組成的電流鏡同時(shí)為二號(hào)三極管Q2、二號(hào)電阻R2和五號(hào)電阻R5提供偏置電流，通過(guò)調(diào)整各電流鏡的比值以及二號(hào)電阻R2和五號(hào)電阻R5的阻值，使得二號(hào)電阻R2和五號(hào)電阻抱兩端的電壓相等，并令此電壓值為VSET，當(dāng)輸入電流為零時(shí)，三號(hào)三極管Q3和四號(hào)三極管Q4的導(dǎo)通電壓Vbe等于Vset，由于在輸入電流增加時(shí)，一號(hào)三極管Qi的發(fā)射極電壓發(fā)生變化，所以三號(hào)三極管Q3和四號(hào)三極管Q4在同一輸入電流時(shí)打開；由于偏置電路5僅依靠一號(hào)電流源Idq進(jìn)行偏置，所以能夠?qū)崿F(xiàn)二號(hào)節(jié)點(diǎn)VB1的電壓根據(jù)不同的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整；
[0087]根據(jù)對(duì)該跨阻放大器在25°C時(shí)的環(huán)路相位裕度隨輸入電流變化仿真，如圖10所示，能夠確定出輸入電流在6μΑ-2πιΑ的工作范圍內(nèi)，相位裕度保持在50度以上。
[0088]根據(jù)對(duì)該跨阻放大器在IlOtC時(shí)的環(huán)路相位裕度隨輸入電流變化仿真，如圖11所示，能夠確定出輸入電流在6μΑ-2πιΑ的工作范圍內(nèi)，相位裕度保持在50度以上。
[0089]因此，本實(shí)施方式所述的一種高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器能夠不受溫度變化的影響，保證在不同工藝下該跨阻放大器都能夠正常工作。
[0090]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】五所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器進(jìn)一步限定，在本實(shí)施方式中，所述五號(hào)三極管Q5、六號(hào)三極管Q6、七號(hào)三極管Q7、十號(hào)三極管QiQ^一號(hào)三極管Qn和十二號(hào)三極管Qi2均為NPN型三極管；
[0091 ]所述八號(hào)三極管Q8和九號(hào)三極管Q9均為PNP型三極管。
[0092]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖7說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是在【具體實(shí)施方式】五所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器的基礎(chǔ)上進(jìn)行替換，在本實(shí)施方式中，采用二號(hào)電流源Idc2和十三號(hào)三極管Qi3代替電壓源Vdci ;
[0093]二號(hào)電流源Idc2的正極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端VDD相連；二號(hào)電流源IDC2用于減小輸入阻抗；
[0094]二號(hào)電流源Idc2的負(fù)極同時(shí)與十三號(hào)三極管Q13基極和十三號(hào)三極管Q13的集電極相連；
[0095]十三號(hào)三極管Qi3的集電極與一號(hào)三極管Qi的發(fā)射極相連；
[0096]十三號(hào)三極管Q13的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端GND相連；
[0097]所述十三號(hào)三極管Q13為NPN型三極管。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，它包括一號(hào)三極管(Qi)、二號(hào)三極管(Q2)、一號(hào)電阻(Ri)、六號(hào)電阻(R6)、光電二極管(3)、光電二極管陰極電壓輸入端子(4)、電壓源(Vdci)和一號(hào)電流源(ID c I); —號(hào)電阻(RI)的一端與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(V D D)相連;一號(hào)電阻(Ri)的另一端同時(shí)與一號(hào)三極管(Qi)的集電極和二號(hào)三極管(Q2)的基極連接，連接點(diǎn)作為電壓輸出端(VOUT);光電二極管(3)的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子(4)相連;光電二極管(3)的陽(yáng)極同時(shí)與一號(hào)三極管(Qi)的基極和六號(hào)電阻(R6)的一端相連;二號(hào)三極管(Q2)的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連;一號(hào)電流源(Idq)的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連;一號(hào)三極管(Q1)的發(fā)射極與電壓源(Vdci)的正極相連;電壓源(Vdq)的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連； 其特征在于，它還包括環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路(I)和動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路(2); 所述環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路(I)包括四號(hào)三極管(Q4)和四號(hào)電阻(R4); 四號(hào)三極管(Q4)的基極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)(VB1),二號(hào)節(jié)點(diǎn)(VB1)的電壓用于保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路(I)工作時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；四號(hào)三極管(Q4)的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連；四號(hào)三極管(Q4)的發(fā)射極與四號(hào)電阻(R4)的一端相連；四號(hào)電阻(R4)的另一端與一號(hào)三極管(Qi)的集電極相連； 所述動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路(2)包括三號(hào)三極管(Q3)、二號(hào)電阻(R2)和三號(hào)電阻(R3); 二號(hào)三極管(Q2)的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻(R6)的另一端和二號(hào)電阻(R2)的一端連接，連接節(jié)點(diǎn)作為一號(hào)節(jié)點(diǎn)(VS1); 二號(hào)電阻(R2)的另一端同時(shí)與一號(hào)電流源(Idci)的正極和三號(hào)電阻(R3 )的一端相連； 三號(hào)三極管(Q3)的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管(Q1)的基極相連;三號(hào)三極管(Q3)的發(fā)射極與三號(hào)電阻(R3 )的另一端相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，其特征在于，所述一號(hào)三極管(Q1)、二號(hào)三極管(Q2)、三號(hào)三極管(Q3)和四號(hào)三極管(Q4)均為NPN型三極管。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，其特征在于，采用一號(hào)MOS管(M1)代替四號(hào)三極管(Q4);采用二號(hào)MOS管(M2)代替三號(hào)三極管(Q3); 一號(hào)MOS管(M1)的柵極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)(VB1)，一號(hào)MOS管(M1)的源極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連;一號(hào)MOS管(Mi)的漏極與四號(hào)電阻(R4)的一端相連； 二號(hào)MOS管(M2)的柵極和源極同時(shí)與一號(hào)三極管(Qi)的基極相連;二號(hào)MOS管(M2)的漏極與三號(hào)電阻(R3)的另一端相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，其特征在于，所述一號(hào)MOS管(M1)和二號(hào)MOS管(M2)均為N型MOS管。5.高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，它包括一號(hào)三極管(Qi)、二號(hào)三極管(Q2)、一號(hào)電阻(Ri)、六號(hào)電阻(R6)、光電二極管(3)、光電二極管陰極電壓輸入端子(4)和電壓源(Vdci)；一號(hào)電阻(R1)的一端與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連;一號(hào)電阻(R1)的另一端同時(shí)與一號(hào)三極管(Qi)的集電極和二號(hào)三極管(Q2)的基極連接，連接點(diǎn)作為電壓輸出端(VOUT);光電二極管(3)的陰極與光電二極管陰極電壓輸入端子(4)相連;光電二極管(3)的陽(yáng)極同時(shí)與一號(hào)三極管(Qi)的基極和六號(hào)電阻(R6)的一端相連;二號(hào)三極管(Q2 )的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連;一號(hào)三極管(Q1)的發(fā)射極與電壓源(Vdq)的正極相連;電壓源(Vdq)的負(fù)極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連； 其特征在于，它還包括環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路(I)、動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路(2)和偏置電路(5)； 所述環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路(I)包括四號(hào)三極管(Q4)和四號(hào)電阻(R4); 所述動(dòng)態(tài)自動(dòng)增益控制電路(2)包括三號(hào)三極管(Q3)、二號(hào)電阻(R2)和三號(hào)電阻(R3); 所述偏置電路(5)包括五號(hào)三極管(Q5)、六號(hào)三極管(Q6)、七號(hào)三極管(Q7)、八號(hào)三極管(Qe)、九號(hào)三極管(Q9)、十號(hào)三極管(Q1)號(hào)三極管(Qii)、十二號(hào)三極管(Q12)、一號(hào)電流源(Idci)和五號(hào)電阻(R5)； 四號(hào)三極管(Q4)的基極為二號(hào)節(jié)點(diǎn)(VB1),二號(hào)節(jié)點(diǎn)(VB1)的電壓用于保證環(huán)路相位裕度補(bǔ)償電路(I)工作時(shí)處于穩(wěn)定狀態(tài)；四號(hào)三極管(Q4)的集電極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連；四號(hào)三極管(Q4)的發(fā)射極與四號(hào)電阻(R4)的一端相連；四號(hào)電阻(R4)的另一端與一號(hào)三極管(Qi)的集電極相連； 二號(hào)三極管(Q2)的發(fā)射極同時(shí)與六號(hào)電阻(R6)的另一端和二號(hào)電阻(R2)的一端連接，連接節(jié)點(diǎn)作為一號(hào)節(jié)點(diǎn)(VS1); 三號(hào)三極管(Q3)的基極和集電極同時(shí)與一號(hào)三極管(Q1)的基極相連;三號(hào)三極管(Q3)的發(fā)射極與三號(hào)電阻(R3)的一端相連;三號(hào)電阻(R3)的另一端與二號(hào)電阻(R2)的另一端連接； 五號(hào)三極管(Q5)的集電極與三號(hào)電阻(R3)和二號(hào)電阻(R2)的公共端相連；五號(hào)三極管(Q5)的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連； 一號(hào)電流源(Idc1)的正極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連；一號(hào)電流源(Idci)的負(fù)極同時(shí)與五號(hào)三極管(Qs)的基極、六號(hào)三極管(Q6)的基極、七號(hào)三極管(Q7)的基極和七號(hào)三極管(Q7)的集電極相連； 六號(hào)三極管(Q6)的發(fā)射極和七號(hào)三極管(Q7)的發(fā)射極均與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連;六號(hào)三極管(Q6)的集電極同時(shí)與八號(hào)三極管(Qs)的集電極、八號(hào)三極管(Q8)的基極和九號(hào)三極管(Q9)的基極相連； 八號(hào)三極管(Q8)的發(fā)射極和九號(hào)三極管(Q9)的發(fā)射極均與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連； 九號(hào)三極管(Q9)的集電極同時(shí)與二號(hào)節(jié)點(diǎn)(VBi)和五號(hào)電阻(R5)的一端相連； 五號(hào)電阻(R5)的另一端同時(shí)連接十二號(hào)三極管(Q12)的基極和十二號(hào)三極管(Q12)的集電極相連； 十二號(hào)三極管(Ql2)的發(fā)射極同時(shí)與^ 號(hào)三極管(Qll)的基極和^ 號(hào)三極管(Qll)的集電極相連； i 號(hào)三極管(Qll)的發(fā)射極同時(shí)與十號(hào)三極管(QlQ)的基極和十號(hào)三極管(QlQ)的集電極相連； 十號(hào)三極管(Q1O)的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，其特征在于，所述五號(hào)三極管(Q5)、六號(hào)三極管(Q6)、七號(hào)三極管(Q7)、十號(hào)三極管(QlQ)號(hào)三極管(Qll)和十二號(hào)三極管(Qi2)均為NPN型三極管； 所述八號(hào)三極管(Q8)和九號(hào)三極管(Q9)均為PNP型三極管。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高動(dòng)態(tài)范圍突發(fā)模式跨阻放大器，其特征在于，采用二號(hào)電流源(Idc2)和十三號(hào)三極管(Q13)代替電壓源(VDC1); 二號(hào)電流源(Idc2)的正極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的電源端(VDD)相連； 二號(hào)電流源(Idc2)的負(fù)極同時(shí)與十三號(hào)三極管(Q13)基極和十三號(hào)三極管(Q13)的集電極相連； 十三號(hào)三極管(Ql3)的集電極與一號(hào)三極管(Ql)的發(fā)射極相連； 十三號(hào)三極管(Q13)的發(fā)射極與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)局端接收機(jī)的接地端(GND)相連;所述十三號(hào)三極管(Q13)為NPN型三極管。
【文檔編號(hào)】H03F1/42GK105897195SQ201610362399
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月26日
【發(fā)明人】劉德佳, 李景虎, 范樟
【申請(qǐng)人】千度芯通（廈門）微電子科技有限公司