專利名稱：：高速相位分裂電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于光通訊領(lǐng)域的集成電路設(shè)計領(lǐng)域,特別涉及一種高速相位分裂電路。
背景技術(shù)：
：光纖通信是以光為信息載體，光纖作為傳輸媒介的一種通信方式，光纖通信涉及到光網(wǎng)絡(luò)、光電器件和微電子電路等領(lǐng)域，其中微電子電路是連接光網(wǎng)絡(luò)與用戶終端的接口，是目前光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。應(yīng)用于光通信網(wǎng)絡(luò)的微電子集成電路主要包括前置跨阻放大器、限幅放大器、時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路、分接器和復(fù)接器等。其中前置跨阻放大器與光電探測器件直接相連，光電探測器件將輸入的光信號轉(zhuǎn)變成電流，這個電流信號經(jīng)過前置放大器放大得到相應(yīng)的電壓信號。一般情況下，該前置跨阻放大器是單端的，需要經(jīng)過一個相位分裂放大器，將單端信號轉(zhuǎn)變成差分信號，供后級處理。為了便于后級電路進(jìn)行處理并最小化失真，需要該差分信號有相同的共模電壓，并具有180度的相位差。目前光通信跨阻放大器中常會采用相位分裂電路，一般是通過將輸入信號經(jīng)過一個低通濾波器以獲得其共模電壓，并將這個共模電壓傳輸?shù)较辔环至逊糯笃鞯姆聪喽?。這個低通濾波器的電容都很大，以獲得較低的截止頻率，實現(xiàn)將輸入的信號取共模的目的。但是，這需要較多的芯片面積，而且該低通濾波器的響應(yīng)時間都會較長。這樣，經(jīng)常會出現(xiàn)相位分裂放大器的兩端共模電壓不會精確相等的情況，其輸出端的共模電壓也會不等，出現(xiàn)共模電壓失調(diào)或者兩路差分信號相位出現(xiàn)偏移。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于光纖通信系統(tǒng)高速相位分裂電路。其響應(yīng)時間短，相位分裂放大器的兩輸入端共模電壓精確相等，輸出端的共模電壓精確相等，共模電壓相位不偏移。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種高速相位分裂電路，其特征在于由一個源極跟隨器連接一個相位分裂放大器，相位分裂放大器連接一個有損積分器；其源極跟隨器，對跨阻放大器輸出的信號進(jìn)行電平移位；其相位分裂放大器，將輸入的單端信號轉(zhuǎn)換成雙端差分信號，并以較高的速度進(jìn)行放大；其有損積分器，兩個輸入端分別接在相位分裂放大器的輸出端上，其共模電壓差控制著積分器的輸出；積分器輸出電壓接在相位分裂放大器的反向輸入端上，其共模電壓會隨著輸入信號共模電壓而變化。所述的有損積分器包括一個電阻與積分電容相并聯(lián)，該電阻是線性電阻或多個線性電阻的串并聯(lián)。所述的有損積分器包括一個電阻與積分電容相并聯(lián)，該電阻是由工作在線性區(qū)的晶體管組成的電阻。所述該有損積分器的兩個輸入端分別為相位分裂放大器的兩個輸出端，其輸出端為相位分裂放大器的反相輸入端。所述該有損積分器的同相輸入端與偏置電壓之間存在著一個補償電阻，以補償同相與反相端的電流差，該電阻是采用線性電阻或多個線性電阻的串并聯(lián)。所述該有損積分器的同相輸入端與偏置電壓之間存在著一個補償電阻，以補償同相與反相端的電流差，該電阻可以是工作在線性區(qū)的MOS晶體管。本發(fā)明效果是該相位分裂電路輸入共模電壓是由其輸出共模電壓經(jīng)過一個有損的積分器來確定的。該有損積分器是通過在積分電容上并聯(lián)一個大電阻來實現(xiàn)的，在低頻下該積分器的增益由電阻比確定，具有較高的低頻增益,為相位分裂放大器提'供與輸入信號相等的共模電壓。為了彌補該積分器的同相和反相放大器的電流差，在積分器的同相端與偏置電壓之間也引入了一個電阻，確保相位分裂電路的兩個輸出端精確相等。其效果主要體現(xiàn)在相位分裂放大器的兩個輸出端的共模電壓精確相等。當(dāng)該相位分裂放大器同相端輸入信號的共模電平發(fā)生變化時，其反相端得到的共模電壓可以迅速跟蹤同相端共模電壓的變化，并調(diào)整兩輸出端共模電壓保持精確相等。表1給出了當(dāng)相位分裂放大器的同相端電壓發(fā)生較大變化時，仿真得到的反相端共模電壓跟隨情況。仿真結(jié)果表明，當(dāng)相位分裂放大器的輸入共模電壓從0.5V變化到2V時，其反相端共模電壓與輸入共模電壓的誤差在lmV以下。當(dāng)輸入共模電壓達(dá)到2.2V時，其跟隨效果變差，兩者的誤差達(dá)到了3.3mV。表1相位分裂放大器同相與反相端共模電壓跟隨情況仿真結(jié)果同<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>圖1是光通信跨阻放大器功能框圖圖2是一種高速相位分裂電路的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是另一種高速相位分裂電路的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施例方式本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)?？缱璺糯笃鬏敵龅碾妷盒盘柦?jīng)過源極跟隨器進(jìn)行電平移位后，輸入到相位分裂放大器的同相輸入端。相位分裂放大器的雙路輸出信號，既要輸出到后級緩沖電路，同時也輸出到有損積分器的輸入端。該有損積分器將同相和反相輸入端的電壓差進(jìn)行放大，并根據(jù)放大結(jié)果調(diào)節(jié)相位分裂放大器反相輸入端的共模電壓。低頻下，有損積分器的增益由電阻比確定，以確定相位分裂放大器反相端輸入電壓的共模值。高頻下，積分電容將輸入與輸出短路，因此積分器不會對相位分裂放大器的輸出產(chǎn)生影響。同時，在積分器的同相輸入端與偏置電壓之間引入了與一個電流補償電阻，以彌補積分器的同相和反相輸入端電流差對相位分裂放大器輸出共模電壓的影響。本高速相位分裂電路，主要包括以下電路一個源極跟隨器，對跨阻放大器輸出的信號進(jìn)行電平移位。一個相位分裂放大器，將輸入的單端信號轉(zhuǎn)換成雙端差分信號，并以較高的速度進(jìn)行放大。一個有損積分器，兩個輸入端分別接在相位分裂放大器的輸出端上，其共模電壓差控制著積分器的輸出。積分器輸出電壓接在相位分裂放大器的反向輸入端上，其共模電壓會隨著輸入信號共模電壓而變化。所述的有損積分器包括一個電阻與積分電容相并聯(lián)，該電阻可以是線性電阻也可以是由工作在線性區(qū)的晶體管組成的電阻，還可以是上述多個電阻的串并聯(lián)。所述該有損積分器的兩個輸入端分別為相位分裂放大器的兩個輸出端，其輸出端為相位分裂放大器的反相輸入端。所述該有損積分器的同相輸入端與偏置電壓之間存在著一個補償電阻，以補償同相與反相端的電流差，該電阻可以是采用線性電阻或者是工作在線性區(qū)的MOS晶體管設(shè)計，也可以是多個上述電阻的串并聯(lián)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施方式進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明相位分裂電路的應(yīng)用環(huán)境，光信號在光纖傳播后，經(jīng)過光電二極管將輸入的光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，這個電流信號經(jīng)過跨阻放大器放大并轉(zhuǎn)變?yōu)閱味说碾妷盒盘枴味说碾妷盒盘柦?jīng)過相位分裂放大器處理后，變成具有180度相位差的差分信號，這個差分信號在經(jīng)過輸出緩沖電路緩沖，以降低電阻提高其驅(qū)動能力。圖2是本發(fā)明設(shè)計的相位分裂電路，跨阻放大器的輸出信號VO_TIA，經(jīng)過由晶體管M1和電阻R1、R2組成的電平移位電路移位后，傳給相位分裂放大器A1的同相端。該相位分裂放大器的反相端需要一個與同相端具有相同共模值的偏置電壓，這個偏置電壓由有損積分器提供。有損積分器主要包括運算放大器A2、電阻R3-R5和積分電容C1，其輸入信號為相位分裂放大器的輸出信號VON—phasesplitter和VOP_phasesplitter,輸出連接在相位分裂放大器的反相輸入端。在低頻下，該有損積分器的增益由電阻比R5/R3確定。在設(shè)計時，由于R5遠(yuǎn)大于R3，因此該有損積分器的增益很大?？梢愿鶕?jù)其輸入信號的差值對相位分裂放大器反相端信號的共模電壓進(jìn)行調(diào)整，直到相位分裂放大器同相和反相端輸入信號的共模電壓精確相等。在高頻下，有損積分器的增益為l/,Cli3，其增益很小，因此對相位分裂放大器的輸出不會產(chǎn)生影響。在工作過程中，由于積分器的輸入和輸出端存在電壓差，因此有電流從R5流過，這樣積分器的同相和反相輸入端電流不相等，從而導(dǎo)致輸入電壓不相等，這會導(dǎo)致相位分裂放大器兩輸入端存在失調(diào)電壓。因此，這里在積分器的反相端和偏置電壓VB之間引入了電阻R6，以彌補其電流失調(diào)。圖3是本發(fā)明設(shè)計的相位分裂電路的另一種具體實施方式，其電阻是采用工作在線形區(qū)的MOS晶體管設(shè)計的，其阻值可以表示為^"=y肌/—k、，這里晶體管M2-M5設(shè)計為長度遠(yuǎn)大于寬度，以較小的芯片面積來實現(xiàn)較大的電阻，其中每一個電阻的阻值均可以達(dá)到MQ以上。權(quán)利要求1、一種高速相位分裂電路，其特征在于由一個源極跟隨器連接一個相位分裂放大器，相位分裂放大器連接一個有損積分器；其源極跟隨器，對跨阻放大器輸出的信號進(jìn)行電平移位；其相位分裂放大器，將輸入的單端信號轉(zhuǎn)換成雙端差分信號，并以較高的速度進(jìn)行放大；其有損積分器，兩個輸入端分別接在相位分裂放大器的輸出端上，其共模電壓差控制著積分器的輸出；積分器輸出電壓接在相位分裂放大器的反向輸入端上，其共模電壓會隨著輸入信號共模電壓而變化。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速相位分裂電路，其特征在于所述的有損積分器包括一個電阻與積分電容相并聯(lián)，該電阻是線性電阻或多個線性電阻的串并聯(lián)。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速相位分裂電路，其特征在于所述的有損積分器包括一個電阻與積分電容相并聯(lián)，該電阻是由工作在線性區(qū)的晶體管組成的電阻。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速相位分裂電路，其特征在于所述該有損積分器的兩個輸入端分別為相位分裂放大器的兩個輸出端，其輸出端為相位分裂放大器的反相輸入端。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的高速相位分裂電路，其特征在于所述該有損積分器的同相輸入端與偏置電壓之間存在著一個補償電阻，以補償同相與反相端的電流差，該電阻是采用線性電阻或多個線性電阻的串并聯(lián)。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速相位分裂電路，其特征在于所述該有損積分器的同相輸入端與偏置電壓之間存在著一個補償電阻，以補償同相與反相端的電流差，該電阻可以是工作在線性區(qū)的MOS晶體管。全文摘要一種高速相位分裂電路，由一個源極跟隨器連接一個相位分裂放大器，相位分裂放大器連接一個有損積分器；其源極跟隨器，對跨阻放大器輸出的信號進(jìn)行電平移位；其相位分裂放大器，將輸入的單端信號轉(zhuǎn)換成雙端差分信號，并以較高的速度進(jìn)行放大；其有損積分器，兩個輸入端分別接在相位分裂放大器的輸出端上，其共模電壓差控制著積分器的輸出；積分器輸出電壓接在相位分裂放大器的反向輸入端上，其共模電壓會隨著輸入信號共模電壓而變化。文檔編號H03K19/0175GK101626232SQ20091007009公開日2010年1月13日申請日期2009年8月7日優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日發(fā)明者喻明艷,李景虎,王永生申請人:天津泛?？萍加邢薰?