前置放大器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種前置放大器，包括：跨阻放大器TIA、耦合電容和限幅放大器LA，所述LA包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器和自保持電路；所述TIA將所述電流信號轉換成第一電壓信號和第二電壓信號；所述LA對所述第一電壓信號和所述第二電壓信號進行放大；所述自保持電路在判斷經所述耦合電容耦合后的所述第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于預設電平后，將所述第二差分放大器的輸出信號作為反饋輸入給所述第二差分放大器的輸入端。本實用新型提供的前置放大器可以處理輸入信號在連續周期內是連0或連1的情況，整個電路的工作點不會發生偏移，進而擴展了前置處理器在處理器光互連通信中適用范圍。
【專利說明】前置放大器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光互連技術，尤其涉及一種前置放大器。
【背景技術】
[0002]隨著半導體工藝的進步，處理器的計算性能呈指數級增長，但處理器的輸入輸出(Input/Output,以下簡稱10)接口沒有增加多少，因此處理器對1傳輸速度的需求越來越難以滿足。由于光纖傳輸系統具有高帶寬、低損耗、低延遲的特點，如果能在處理器互連系統中(即處理器間互相通信)使用光互連技術將會及大提升處理器1性能。而處理器之間利用光互連技術進行通信離不開光電探測器(Photo Detector, PD)和前置放大器，即在光傳輸鏈路中，發送端處理器發出的電信號以光信號的形式在光纖上傳輸，經光電探測器轉換為電信號后，進入前置放大器放大，最后到達接收端處理器，使得接收端處理器對放大后的信號進行相應的處理。
[0003]在傳統設計中，為了保證入前置放大器能正常工作，對信號碼率有一定要求，不能有長周期的O或I。如圖1所示的傳統光互連系統接收端前置放大器結構，跨阻放大器(Transimpedence Amplifier,以下簡稱TIA)接收到小電流信號,放大到十幾或幾十毫伏；之后的限幅放大器(Limiting Amplifier,以下簡稱LA)進一步放大。在限幅放大器(LA)中一般會有直流反饋模塊，用來平衡直流偏移，這個模塊一般用阻容濾波的方法來實現，如果傳輸的信號有連續多個周期的I或0，那會使得電路的工作點會發生偏移，無法正常工作。
[0004]故，現有技術中的前置放大器對信號的碼率要有一定的要求，其不能處理長I和長O的情況。
實用新型內容
[0005]本實用新型提供一種前置放大器，用以解決現有技術中電路的工作點會發生偏移而無法正常工作的問題。
[0006]第一方面，本實用新型提供一種前置放大器，包括:跨阻放大器TIA、耦合電容和限幅放大器LA ；
[0007]所述TIA連接于輸入的電流信號，所述TIA的兩個輸出端分別通過所述耦合電容與所述LA的兩個輸入端相連接，所述LA對所述TIA輸出的所述第一電壓信號和所述第二電壓信號進行放大，所述LA的兩個輸出端連接至輸出驅動電路；
[0008]所述TIA將所述電流信號轉換成第一電壓信號和第二電壓信號，所述第一電壓信號和所述第二電壓信號為差分信號；
[0009]其中，所述LA包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器和自保持電路；
[0010]所述第一差分放大器的兩個輸入端為所述LA的兩個輸入端；所述第一差分放大器的兩個輸出端與所述第二差分放大器的兩個輸入端連接，所述第二差分放大器的兩個輸出端與所述第三差分放大器的兩個輸入端連接，所述第三差分放大器的兩個輸出端為所述LA的兩個輸出端；所述自保持電路的兩個第一輸入端與所述第一差分放大器的兩個輸入端連接，所述自保持電路的兩個第二輸入端與所述第二差分放大器的兩個輸出端連接，所述自保持電路的兩個輸出端與所述第二差分放大器的兩個輸入端連接；
[0011 ] 所述自保持電路在判斷經所述耦合電容耦合后的所述第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于預設電平后，將所述第二差分放大器的輸出信號作為反饋輸入給所述第二差分放大器的輸入端。
[0012]結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實施方式中，所述第二差分放大器包括第一放大器和第二放大器，所述自保持電路包括第一非門、第二非門、第一異或非門、第二異或非門、第三異或非門、第三非門、第一反饋放大器和第二反饋放大器；
[0013]所述第一非門的輸出端與所述第一異或非門的第一輸入端和所述第二異或非門的第一輸入端連接，所述第二非門的輸出端與所述第一異或非門的第二輸入端和所述第二異或非門的第二輸入端連接，所述第一異或非門的輸出端與所述第三異或非門的第一輸入端連接，所述第二異或非門的輸出端與所述第三異或非門的第二輸入端連接，所述第三異或非門的輸出端與所述第三非門的輸入端連接；所述第三非門的輸入端與所述第一反饋放大器的第一端和所述第二反饋放大器的第一端連接，所述第三非門的輸出端與所述第一反饋放大器的第二端和所述第二反饋放大器的第二端連接，所述第一反饋放大器的第三端與所述第一放大器的輸入端連接，所述第二反饋放大器的第三端與所述第二放大器的輸入端連接；所述第一放大器的輸入端與所述第一差分放大器的第一輸出端連接，所述第二放大器的輸入端與所述第一差分放大器的第二輸出端連接。
[0014]結合第一方面的第一種可能的實施方式，在第一方面的第二種可能的實施方式中，所述前置放大器還包括:第一差轉單電路和第二差轉單電路；其中，所述第一差轉單電路的兩個輸入端分別與所述第一差分放大器的第一輸出端和所述第一差分放大器的第二輸出端連接，所述第二差轉單電路的兩個輸入端分別與所述第一差分放大器的第一輸出端和所述第一差分放大器的第二輸出端連接，所述第一差轉單電路的輸出端與所述第一放大器的輸入端連接，所述第二差轉單電路的輸出端與所述第二放大器的輸入端連接。
[0015]結合第一方面的第二種可能的實施方式，在第一方面的第三種可能的實施方式中，所述自保持電路在判斷到經所述耦合電容耦合后的所述第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于所述預設電平時，開啟所述第一反饋放大器和所述第二反饋放大器，將所述第二差分放大器的輸出信號作為反饋輸入給所述第二差分放大器的輸入端。
[0016]結合第一方面至第一方面的第三種可能的實施方式中的任一項，在第一方面的第四種可能的實施方式中，所述稱合電容包括:第一稱合電容和第二稱合電容；
[0017]所述TIA的第一輸出端通過所述第一耦合電容與所述第一差分放大器的第一輸入端連接，所述TIA的第二輸出端通過所述第二耦合電容與所述第一差分放大器的第二輸入端連接。
[0018]結合第一方面至第一方面的第三種可能的實施方式中的任一項，在第一方面的第五種可能的實施方式中，所述第一差分放大器包括一個或多個差分放大器。
[0019]結合第一方面至第一方面的第三種可能的實施方式中的任一項，在第一方面的第六種可能的實施方式中，所述前置放大器還包括:負電容電路，所述負電容電路的第一輸入端與所述TIA的第一輸出端連接，所述負電容電路的第二輸入端與所述TIA的第二輸出端連接。
[0020]本實用新型提供的前置放大器，通過自保持電路判斷TIA放大前的第一電壓信號和第二電壓信號的電壓差小于預設電平之后，自保持電路將LA中的第二差分放大器輸出端的信號作為反饋輸入給第二差分放大器的輸入端，以恢復第二差分放大器的輸入端的原始信號，從而保證信號輸出有效。本實用新型提供的前置放大器可以處理輸入信號在連續周期內是連O或連I的情況，其對輸入信號的翻轉率或碼率并沒有要求，整個電路的工作點不會發生偏移，進而擴展了前置處理器在處理器光互連通信中適用范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型提供的現有技術的前置放大器的結構示意圖；
[0022]圖2為本實用新型提供的前置放大器實施例一的結構示意圖；
[0023]圖3為本實用新型提供的光電探測器和前置放大器連接關系的結構示意圖；
[0024]圖4為本實用新型提供的前置放大器實施例二的結構示意圖；
[0025]圖5為本實用新型提供的經過電容耦合后差分信號的波形；
[0026]圖6為本實用新型提供的充電后的差分信號的波形；
[0027]圖7為圖6波形對應的眼圖；
[0028]圖8為本實用新型提供的前置放大器實施例三的結構示意圖；
[0029]圖9為本實用新型提供的前置放大器實施例四的結構示意圖；
[0030]圖10為本實用新型提供的前置放大器實施例五的結構示意圖；
[0031]圖11為本實用新型提供的前置放大器實施例六的結構示意圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]10:前置放大器；11:TIA ；12:LA ；
[0034]13:耦合電容；14:自保持電路；15:第一差分放大器；
[0035]16:第二差分放大器；17:第三差分放大器；
[0036]151:第一差分放大器的輸入端；152:第一差分放大器的輸出端；
[0037]141:自保持電路的第一輸入端；142:自保持電路的第二輸入端；
[0038]143:自保持電路的輸出端；161:第二差分放大器的輸入端；
[0039]162:第二差分放大器的輸出端；171:第三差分放大器的輸入端；
[0040]172:第三差分放大器的輸出端；
[0041]21:第一放大器；22:第二放大器； 30:第一非門；
[0042]31:第二非門；32:第一異或非門；33:第二異或非門；
[0043]34:第三異或非門；35:第三非門；36:第一反饋放大器；
[0044]37:第二反饋放大器；301:第一非門的輸出端；
[0045]311:第二非門的輸出端；321:第一異或非門的第一輸入端；
[0046]322:第一異或非門的輸出端； 331:第二異或非門的第一輸入端；
[0047]332:第二異或非門的輸出端；323:第一異或非門的第二輸入端；
[0048]333:第二異或非門的第二輸入端；
[0049]341:第三異或非門的第一輸入端；343:第三異或非門的第二輸入端；
[0050]342:第三異或非門的輸出端；351:第三非門的輸入端；
[0051]352:第三非門的輸出端；361:第一反饋放大器的第一端；
[0052]362:第一反饋放大器的第二端；363:第一反饋放大器的第三端；
[0053]371:第二反饋放大器的第一端；372:第二反饋放大器的第二端；
[0054]373:第二反饋放大器的第三端；211:第一放大器的輸入端；
[0055]221:第二放大器的輸入端；40:第一差轉單電路；
[0056]41:第二差轉單電路；401:第一差轉單電路的輸入端；
[0057]402:第一差轉單電路的輸出端；411:第二差轉單電路的輸入端；
[0058]412:第二差轉單電路的輸出端；42:第一耦合電容；
[0059]43:第二稱合電容；153:第一差分放大器的第一輸入端；
[0060]154:第一差分放大器的第二輸入端；155:第一差分放大器的第一輸出端；
[0061]156:第一差分放大器的第二輸出端；45:輸出驅動電路；
[0062]46:負電容電路；461:負電容電路的第一輸入端；
[0063]462:負電容電路的第二輸入端；111:TIA的第一輸出端；
[0064]112:TIA的第二輸出端。
【具體實施方式】
[0065]圖2為本實用新型提供的前置放大器實施例一的結果示意圖。如圖2所示，該前置放大器10包括:TIA11、LA12和耦合電容13 ;所述LA12包括第一差分放大器15、第二差分放大器16、第三差分放大器17和自保持電路14。
[0066]TIAll連接于輸入的電流信號，TIAll的兩個輸出端分別通過所述稱合電容與LA12的兩個輸入端相連接，LA12對TIAll輸出的所述第一電壓信號和所述第二電壓信號進行放大，LA12的兩個輸出端連接至輸出驅動電路45 ;第一差分放大器15的兩個輸入端151為所述LA的兩個輸入端；第一差分放大器15的兩個輸出端152與第二差分放大器16的兩個輸入端161連接，第二差分放大器16的兩個輸出端162與第三差分放大器17的兩個輸入端171連接，第三差分放大器17的兩個輸出端172為LA的兩個輸出端；自保持電路14的兩個第一輸入端141與第一差分放大器15的兩個輸入端151連接，自保持電路14的兩個第二輸入端142與第二差分放大器16的兩個輸出端162連接，自保持電路14的兩個輸出端143與第二差分放大器16的兩個輸入端161連接。
[0067]TIAll將接收到的電流信號轉換為第一電壓信號和第二電壓信號，所述第一電壓信號和所述第二電壓信號為差分信號；LA12對TIAll輸出的所述第一電壓信號和所述第二電壓信號進行放大；所述自保持電路14在判斷經耦合電容13耦合后的所述第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于預設電平后，將第二差分放大器16的輸出信號作為反饋輸入給第二差分放大器16的輸入端161,以恢復第二差分放大器16的輸入端161的原始信號。
[0068]具體的，光鏈路上的光電探測器將光信號轉換為電流信號之后，發送給前置放大器10中的TIA11,TIAll將該電流信號轉換為差分的第一電壓信號和第二電壓信號,并對第一電壓信號和第二電壓信號進行小幅度的放大(一般放大到十幾或幾十毫伏)。第一電壓信號和第二電壓信號分別經過電容稱合后，輸入到第一差分放大器15的輸入端151,以使第一差分放大器15對二者再次進行放大。需要說明的是，采用電容耦合的方式，可以保證整個電路有較大的工作范圍和高頻響應。可選的，上述光電探測器和前置放大器10是分開獨立設計的，光電探測器采用金線鍵合的方式與前置放大器10連接，其封裝模型可以參見圖3所示。圖3所示的電路中所使用的光電探測器采用0.18uM CMOS工藝，其輸出電容Cpd為0.5pF，工作輸出電流IpdS 50uA ;金屬連接線上的電感Lw約為InH。靜電保護二極管電容Cesd約為0.2pF，這個靜電保護二極管電容是集成在前置放大器10中的。
[0069]可選的，上述第一差分放大器可以為一個差分放大器，也可以為多個差分放大器，圖4所示的前置放大器中，第一差分放大器包括了多個差分放大器。
[0070]上述第一差分放大器15對上述經過電容稱合后的第一電壓信號和第二電壓信號分別進行放大，放大后的第一電壓信號和第二電壓信號被輸入到后端的第二差分放大器16中進行再次放大。同時，自保持電路14會判斷第一差分放大器15放大前的第一電壓信號和第二電壓信號(即電容稱合后還未進入第一差分放大器15放大的第一電壓信號和第二電壓信號)之間的電壓差是否小于預設閾值，若是，則說明第一電壓信號和第二電壓信號在連續的周期內沒有發生變化，是連續的連O或連1，即直流信號(正常的第一電壓信號和第二電壓信號應該是對應翻轉的，即第一電壓信號為O時,第二電壓信號為I ;或者，第一電壓信號為I時，第二電壓信號為O)，則前置放大器10中的耦合電容13就要放電。參見圖5，圖5是經過電容耦合后差分信號的波形，即通過TIAll和電容耦合，將信號放大成差分25mV(即第一電壓信號和第二電壓信號的電壓差)左右。從圖5中可以看出，當輸入信號連續沒有變化時，耦合電容13漏電漏到了中間電平(電平處于中間)，最終輸出無效，即接收端的處理器無法辨別該中間電平到底屬于高電平還是低電平，從而無法區分出第一電壓信號和第二電壓信號。
[0071]因此，在自保持電路14判斷上述第一差分放大器15放大前的第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于預設閾值時，自保持電路14會對LA12的第二差分放大器16進行充電，即將第二差分放大器16的輸出信號作為反饋輸入給第二差分放大器16的輸入端161,以恢復第二差分放大器16的輸入端161的原始信號，即使得第二差分放大器16的輸入端161的信號恢復成上一時刻的有效狀態。需要說明的是，將第二差分放大器16的輸入端161的信號恢復成上一時刻的有效狀態，在實際恢復時，可能會由于耦合電容13的小部分漏電，第一電壓信號和第二電壓信號的幅值有所降低，但影響不大，二者的電壓差仍然大于閾值。當第一差分放大器15放大前的第一電壓信號和第二電壓信號再次發生變化時，自保持電路14迅速停止充電，以減小對下一個信號的碼間干擾。具體可以參見圖6所示，由圖6可以看出，充電開啟點帶來的脈沖，雖然電平仍然會有下降，但信號幅度仍然足夠，輸出驅動電路45可以正確將信號恢復，保證輸出有效；并且在信號發生變化時，電路能夠快速響應，對下一比特信號影響很小，圖7是信號最終輸出眼圖，眼高1.19v，眼寬109ps。故，上述前置放大器10可以處理輸入信號在連續周期內是連O或連I的情況，其對輸入信號的翻轉率或碼率并沒有要求，整個電路的工作點不會發生偏移。
[0072]本實用新型提供的前置放大器，通過自保持電路判斷TIA放大前的第一電壓信號和第二電壓信號的電壓差小于預設電平之后，自保持電路將LA中的第二差分放大器輸出端的信號作為反饋輸入給第二差分放大器的輸入端，以恢復第二差分放大器的輸入端的原始信號，從而保證信號輸出有效。本實用新型提供的前置放大器可以處理輸入信號在連續周期內是連O或連I的情況，其對輸入信號的翻轉率或碼率并沒有要求，整個電路的工作點不會發生偏移，進而擴展了前置處理器在處理器光互連通信中適用范圍。
[0073]圖8為本實用新型提供的前置放大器實施例三的結構示意圖。在上述圖2所示實施例的基礎上，上述第二差分放大器16包括第一放大器21和第二放大器22,所述自保持電路14包括第一非門30、第二非門31、第一異或非門32、第二異或非門33、第三異或非門34、第三非門35、第一反饋放大器36和第二反饋放大器37 ;第一非門30的輸出端301與第一異或非門32的第一輸入端321和第二異或非門33的第一輸入端331連接，第二非門31的輸出端311與第一異或非門32的第二輸入端323和第二異或非門33的第二輸入端333連接，第一異或非門32的輸出端322與第三異或非門34的第一輸入端341連接，第二異或非門33的輸出端322與第三異或非門34的第二輸入端343連接，第三異或非門34的輸出端342與第三非門35的輸入端351連接；第三非門35的輸入端351與第一反饋放大器36的第一端361和第二反饋放大器37的第一端371連接,第三非門35的輸出端352與第一反饋放大器36的第二端362和所述第二反饋放大器37的第二端372，第一反饋放大器36的第三端363與第一放大器21的輸入端211連接，第二反饋放大器37的第三端373與第二放大器22的輸入端221連接,第一放大器21的輸入端211與第一差分放大器15的第一輸出端155連接,第二放大器22的輸入端221與第一差分放大器15的第二輸出端156連接。
[0074]需要說明的是，為了能夠更好的說明本實用新型的方案，此處繼續以LA12包括第一差分放大器15、第二差分放大器16和第三差分放大器17三個差分放大器為例,具體參見圖9所示的前置放大器的結構示意圖。
[0075]上述稱合電容13可以包括第一稱合電容42和第二稱合電容43。上述TIAll的第一輸出端111通過第一稱合電容42與第一差分放大器15的第一輸入端153連接,TIAll的第二輸出端112通過第二稱合電容43與第一差分放大器15的第二輸入端154連接,故，第一電壓信號經過第一耦合電容13耦合后輸入至第一非門30，第二電壓信號經過第二耦合電容13耦合后輸入至第二非門31，二者然后經過取非運算后，第一電壓信號分別進入第一異或非門32和第二異或非門33，第二電壓信號分別進入第一異或非門32和第二異或非門33，即第一異或非門32對取非后的第一電壓信號和取非后的第二電壓信號進行異或非運算，第二異或非門33對取非后的第二電壓信號和取非后的第一電壓信號進行異或非運算，最后經過異或非運算后的兩路信號再次進入第三異或非門34進行最后的異或非運算，從而得到自保持電路14控制上述第一反饋放大器36和第二反饋放大器37的開關信號K_c和K_cn。其中，第三非門35的輸入端351的信號為K_c，第三非門35輸出端352的信號為 K_cn。
[0076]之后，K_c信號輸入給第一反饋放大器36的第一端361和第二反饋放大器37的第一端371, K_cn信號輸入給第一反饋放大器36的第二端362和第二反饋放大器37的第二端372，從而使得自保持電路14通過開關信號K_c和K_cn控制第一反饋放大器36和第二反饋放大器37的開啟和關閉，即控制給第二差分放大器16充電的開啟時刻和關閉時刻。
[0077]當信號在連續周期不變化時，自保持電路14通過上述第一反饋放大器36和第二反饋放大器37實現對第二差分放大器16的充電，以維持輸出驅動電路45的輸出電平。當輸入信號沒有翻轉時，第一稱合電容13和第二稱合電容13逐漸放電,第一差分放大器15的第一輸入端153 (V+)和第二輸入端154 (V-)會逐漸趨向中間電平，輸出也會在接近中間電平的位置，這樣會使得接收端的處理器無法辨別該中間電平到底屬于高電平還是低電平。當自保持電路14判斷V+和V—相差小于預設電平時，自保持電路14產生開關信號K_c和K_cn，開啟第一反饋放大器36和第二反饋放大器37。需要說明的是，設定預設電平的大小決定開關信號0(_(:和1(_(^)的響應速度，且開關信號的關閉響應速度一定要快于正常信號，這樣在連續不變信號之后，當第一差分放大器15放大前的第一電壓信號和第二電壓信號再次發生變化時能夠快速關閉，從而減小對下一個信號的碼間干擾。第一反饋放大器36和第二反饋放大器37的開啟速度倒不需要很快，因為當第一差分放大器15放大前的第一電壓信號和第二電壓信號不發生變化時，第一稱合電容42和第二稱合電容43的漏電電平變化比較緩慢，只要能保證最終的電平不會低于下一級正常工作電平即可，這樣做還有一個好處是在信號中連續變化時，不會對連續信號產生的干擾。
[0078]另外，由于第一差分放大器15和第一I禹合電容42、第二f禹合電容43之間的前向探測電路(即圖4中的第一差分放大器15和第一耦合電容42、第二耦合電容43之間的那兩條支路)不對稱，不可避免會給第一電壓信號和第二電壓信號帶來噪聲，噪聲的幅值取決于K_c和K_cn的時序差與第一反饋放大器36增益或第二反饋放大器37增益的積。如果設漏電電流與反轉電流比例為K，通過合理調節第一差分放大器15與第一反饋放大器36的增益或第二反饋放大器37的增益的比例，可以讓K比較小，這樣第一反饋放大器36或第二反饋放大器37的增益也比較小，同時對開關信號K_c和K_cn的對稱性要求就不會很嚴格。
[0079]圖10為本實用新型提供的前置放大器實施例五的結構示意圖。在上述圖9所示實施例的基礎上，進一步地，上述前置放大器10還包括:第一差轉單電路40和第二差轉單電路41 ;其中，第一差轉單電路40的兩個輸入端401分別與第一差分放大器15的第一輸出端155和第一差分放大器15的第二輸出端156連接,第二差轉單電路41的兩個輸入端411分別與第一差分放大器15的第一輸出端155和第一差分放大器15的第二輸出端156連接，第一差轉單電路40的輸出端402與第一放大器21的輸入端211連接，第二差轉單電路41的輸出端412與第二放大器22的輸入端221連接。圖10仍然是以LA包括第一差分放大器、第二差分放大器和第三差分放大器三個放大器來舉例的。
[0080]需要說明的是，上述第一差轉單電路40和第二差轉單電路41是處于前置放大器10的增益不夠或者整個電路的帶寬不足而設計的，該第一差轉單電路40和第二差轉單電路41可以有效的提升前置放大器10的增益或者整個電路的帶寬。
[0081]本實用新型提供的前置放大器，通過自保持電路判斷TIA放大前的第一電壓信號和第二電壓信號的電壓差小于預設電平之后，自保持電路將LA中的第二差分放大器輸出端的信號作為反饋輸入給第二差分放大器的輸入端，以恢復第二差分放大器的輸入端的原始信號，從而保證信號輸出有效。本實用新型提供的前置放大器可以處理輸入信號在連續周期內是連O或連I的情況，其對輸入信號的翻轉率或碼率并沒有要求，整個電路的工作點不會發生偏移，進而擴展了前置處理器在處理器光互連通信中適用范圍；并且，通過在前置放大器中設置第一差轉單電路和第二差轉單電路，可以有效的提升前置放大器的增益或者整個電路的帶寬。
[0082]圖11為本實用新型提供的前置放大器實施例六的結構示意圖。在上述圖10所示實施例的基礎上，進一步地，上述前置放大器10還包括:負電容電路46，負電容電路46的第一輸入端461與TIAll的第一輸出端111連接，負電容電路46的第二輸入端462與TIAll的第二輸出端112連接。
[0083]具體的，電容耦合的方式可以隔離前面小信號直流分量，只保留差分分量，這樣可以避免電路的工作電平偏移的問題，下級的LA12也不再需要直流反饋電路，節省了電路成本。對于前一級TIAll來說,輸出負載是第一稱合電容42。為保證前置放大器10增益損失不會過大，第一耦合電容不能太小，并且，上述利用差分信號的特點所構建的負電容電路46，可以有效降低負載電容，增加電路的工作帶寬。
[0084]本實用新型提供的前置放大器，通過自保持電路判斷TIA放大前的第一電壓信號和第二電壓信號的電壓差小于預設電平之后，自保持電路將LA中的第二差分放大器輸出端的信號作為反饋輸入給第二差分放大器的輸入端，以恢復第二差分放大器的輸入端的原始信號，從而保證信號輸出有效。本實用新型提供的前置放大器可以處理輸入信號在連續周期內是連O或連I的情況，其對輸入信號的翻轉率或碼率并沒有要求，整個電路的工作點不會發生偏移，進而擴展了前置處理器在處理器光互連通信中適用范圍；并且，通過在前置放大器中設置第一差轉單電路和第二差轉單電路，可以有效的提升前置放大器的增益或者整個電路的帶寬；另外，在前置放大器中設置負電容電路，可以有效降低負載電容，進一步增加電路的工作帶寬。
[0085]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種前置放大器，其特征在于，包括:跨阻放大器TIA、耦合電容和限幅放大器LA ； 所述TIA連接于輸入的電流信號，所述TIA的兩個輸出端分別通過所述耦合電容與所述LA的兩個輸入端相連接，所述LA對所述TIA輸出的所述第一電壓信號和所述第二電壓信號進行放大，所述LA的兩個輸出端連接至輸出驅動電路； 所述TIA將所述電流信號轉換成第一電壓信號和第二電壓信號，所述第一電壓信號和所述第二電壓信號為差分信號； 其中，所述LA包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器和自保持電路；所述第一差分放大器的兩個輸入端為所述LA的兩個輸入端；所述第一差分放大器的兩個輸出端與所述第二差分放大器的兩個輸入端連接，所述第二差分放大器的兩個輸出端與所述第三差分放大器的兩個輸入端連接，所述第三差分放大器的兩個輸出端為所述LA的兩個輸出端；所述自保持電路的兩個第一輸入端與所述第一差分放大器的兩個輸入端連接，所述自保持電路的兩個第二輸入端與所述第二差分放大器的兩個輸出端連接，所述自保持電路的兩個輸出端與所述第二差分放大器的兩個輸入端連接； 所述自保持電路在判斷經所述耦合電容耦合后的所述第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于預設電平后，將所述第二差分放大器的輸出信號作為反饋輸入給所述第二差分放大器的輸入端。
2.根據權利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述第二差分放大器包括第一放大器和第二放大器，所述自保持電路包括第一非門、第二非門、第一異或非門、第二異或非門、第三異或非門、第三非門、第一反饋放大器和第二反饋放大器； 所述第一非門的輸出端與所述第一異或非門的第一輸入端和所述第二異或非門的第一輸入端連接，所述第二非門的輸出端與所述第一異或非門的第二輸入端和所述第二異或非門的第二輸入端連接，所述第一異或非門的輸出端與所述第三異或非門的第一輸入端連接，所述第二異或非門的輸出端與所述第三異或非門的第二輸入端連接，所述第三異或非門的輸出端與所述第三非門的輸入端連接；所述第三非門的輸入端與所述第一反饋放大器的第一端和所述第二反饋放大器的第一端連接，所述第三非門的輸出端與所述第一反饋放大器的第二端和所述第二反饋放大器的第二端連接，所述第一反饋放大器的第三端與所述第一放大器的輸入端連接，所述第二反饋放大器的第三端與所述第二放大器的輸入端連接；所述第一放大器的輸入端與所述第一差分放大器的第一輸出端連接，所述第二放大器的輸入端與所述第一差分放大器的第二輸出端連接。
3.根據權利要求2所述的前置放大器，其特征在于，所述前置放大器還包括:第一差轉單電路和第二差轉單電路；其中，所述第一差轉單電路的兩個輸入端分別與所述第一差分放大器的第一輸出端和所述第一差分放大器的第二輸出端連接，所述第二差轉單電路的兩個輸入端分別與所述第一差分放大器的第一輸出端和所述第一差分放大器的第二輸出端連接，所述第一差轉單電路的輸出端與所述第一放大器的輸入端連接，所述第二差轉單電路的輸出端與所述第二放大器的輸入端連接。
4.根據權利要求3所述的前置放大器，其特征在于，所述自保持電路在判斷到經所述耦合電容耦合后的所述第一電壓信號和第二電壓信號之間的電壓差小于所述預設電平時，開啟所述第一反饋放大器和所述第二反饋放大器，將所述第二差分放大器的輸出信號作為反饋輸入給所述第二差分放大器的輸入端。
5.根據權利要求1-4任一項所述的前置放大器，其特征在于，所述耦合電容包括:第一耦合電容和第二耦合電容； 所述TIA的第一輸出端通過所述第一耦合電容與所述第一差分放大器的第一輸入端連接，所述TIA的第二輸出端通過所述第二耦合電容與所述第一差分放大器的第二輸入端連接。
6.根據權利要求1-4任一項所述的前置放大器，其特征在于，所述第一差分放大器包括一個或多個差分放大器。
7.根據權利要求1-4任一項所述的前置放大器，其特征在于，所述前置放大器還包括:負電容電路，所述負電容電路的第一輸入端與所述TIA的第一輸出端連接,所述負電容電路的第二輸入端與所述TIA的第二輸出端連接。
【文檔編號】H03F3/45GK204031080SQ201420497569
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】梁華岳, 范煜川 申請人:龍芯中科技術有限公司