專利名稱：光學(xué)接收器和光學(xué)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于光學(xué)傳輸系統(tǒng)的光學(xué)接收器和一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
將電流轉(zhuǎn)換為電壓的跨阻放大器(transimpedance amplifier) (TIA)用于光學(xué)傳輸系統(tǒng)中。光學(xué)傳輸系統(tǒng)是指這樣的系統(tǒng)，S卩其中，從光學(xué)發(fā)送器(TX)發(fā)送源自于電信號(hào)的光學(xué)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，并且，將由光學(xué)接收器(RX)接收的光學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電二極管(PD)將從光學(xué)發(fā)送器(TX)發(fā)送的光學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電流，并且，使用 TIA將該電流轉(zhuǎn)換為差分電壓。從光學(xué)發(fā)送器(TX)的驅(qū)動(dòng)器輸出的電信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換元件、激光二極管(LD) 或者垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。該光信號(hào)通過(guò)光纖，以經(jīng)過(guò)光學(xué)接收器(RX)的PD的光電轉(zhuǎn)換。在從光學(xué)發(fā)送器(TX)到光學(xué)接收器(RX)的通信中，在一些情況中，在光纖的連接部分處以及在電/光轉(zhuǎn)換和光/電轉(zhuǎn)換中的功率損耗大，并且PD的輸出電流具有明顯低的振幅。因此，對(duì)于TIA而言，具有高信噪比(SNR)是優(yōu)選的。

發(fā)明內(nèi)容
圖1是示出光學(xué)接收器的第一配置例子的示圖，并且是示出用于連接通常使用的 TIA和PD的方法的示圖。圖2是示出光學(xué)接收器的第二配置例子的示圖。圖3是示出光學(xué)接收器的第三配置例子的示圖。圖1的光學(xué)接收器1具有作為光接收元件的光電二極管(PD)2、作為電容式無(wú)源元件的電容器(C)3、作為電流電壓轉(zhuǎn)換電路的TIA 4和濾波器5。在圖1中，Ll至L5表示寄生電感器，NDl表示節(jié)點(diǎn)。圖1中的TIA 4包括輸入端子“in”、與電源電位VDD連接的電源端子VDFE、與基準(zhǔn)電位VSS連接的基準(zhǔn)電位端子VSFE、以及前端(FE)部分41，該前端部分41與輸入端子 “in”、電源端子VDFE和基準(zhǔn)電位端子VSFE連接。在圖2中的TIA 4A和圖3中的TIA 4B中，除了圖1的配置以外，限制放大器 (LA) 42還設(shè)置在FE部分41的輸出階段處，PD 2的陰極經(jīng)由濾波器5與電源電位VDD連接，并且與電容器3的第一電極31連接，并且，電容器3的第二電極32與基準(zhǔn)電位VSS連接。節(jié)點(diǎn)NDl由這些連接點(diǎn)形成。寄生電感器Ll存在于PD 2的陰極和節(jié)點(diǎn)NDl之間。PD 2的陽(yáng)極與TIA 4的輸入端子“in”連接。寄生電感器L2和L3存在于PD 2的陽(yáng)極與TIA 4的輸入端子“in”之間。寄生電感器L4存在于TIA 4的電源端子VDFE和電源電位VDD之間，并且，寄生電感器L5存在于基準(zhǔn)電位端子VSFE和基準(zhǔn)電位VSS之間。在圖1的光學(xué)接收器1中，PD 2接收光信號(hào)，TIA 4的FE部分41接收通過(guò)電轉(zhuǎn)換獲得的電流并將它轉(zhuǎn)換為差分電壓。當(dāng)電力弱時(shí)，PD 2的輸出的調(diào)制電流僅僅是大約幾十微安(μΑ)。因此，如果 20- μ A電流通過(guò)作為FE部分41的輸入阻抗的50 Ω接收，則端子“ in”的調(diào)制電壓僅僅是大約lmV，從而容易被埋在噪聲中。因?yàn)門IA 4放大低振幅，所以除了如圖2所示的FE部分41以外，還經(jīng)常提供LA 42。自生噪聲由LA 42和芯片上的各種電路產(chǎn)生，并且被施加到基準(zhǔn)電位端子 VSFELA0另一方面，由于PD 2和FE部分42的寄生電容等而導(dǎo)致在基準(zhǔn)電位端子VSFELA 處的噪聲沒有被正確地傳輸?shù)蕉俗印癷n”。因此，噪聲被添加到從作為基礎(chǔ)的基準(zhǔn)電位端子 VSFELA的角度來(lái)看的端子“in”，并且劣化了 SNR。因此，如圖3中所示的電源和基準(zhǔn)電位僅僅對(duì)于FE部分41分離的配置通常是優(yōu)選的。然而，因?yàn)樾酒系脑?shí)際上通過(guò)板和互連線(interconnect)而相互耦接，所以傳播到基準(zhǔn)電位端子VSFE的噪聲沒有被完全地去除。對(duì)于應(yīng)該具有高SNR的TIA，沒有被完全去除的此噪聲是一個(gè)問(wèn)題。此外，隨著信道的數(shù)量增加，傳播到基準(zhǔn)電位端子VSFE的噪聲的量也增加。在具有較大量的信道的應(yīng)用的情況中，噪聲的影響增大并且導(dǎo)致更加嚴(yán)重的問(wèn)題。圖4是示出光學(xué)接收器的第四配置例子的示圖，并且是示出PD和TIA芯片通過(guò)傳輸線相互耦接的配置的示圖。在圖4的光學(xué)接收器IC中，PD 2的陽(yáng)極通過(guò)傳輸線TLl與TIA 4B的輸入端子 “in”連接。在這種情況下，類似于以上描述，如果噪聲被施加到基準(zhǔn)電位端子VSFE，則沒有被正確地傳播到輸入端子“in”的成分充當(dāng)從基準(zhǔn)電位端子VSFE的角度來(lái)看的端子“in”上的噪聲。傳輸線TLl的存在可能會(huì)導(dǎo)致下述問(wèn)題，即傳播到PD 2的噪聲的反射成分被放大以強(qiáng)加于端子“in”上，并且，SNR的劣化增大。本發(fā)明需要提供一種能夠減少?gòu)碾娐返幕鶞?zhǔn)電位的角度來(lái)看的輸入端子上的噪聲、并且能夠減少疊加在信號(hào)上的噪聲成分以提高信噪比(SNR)的精度的光學(xué)接收器和光學(xué)傳輸系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種光學(xué)接收器，該光學(xué)接收器包括光接收元件，被配置為具有陽(yáng)極和陰極并根據(jù)接收到的信號(hào)光產(chǎn)生光電流；電流電壓轉(zhuǎn)換電路，被配置為與光接收元件的陽(yáng)極連接并將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；以及電容式無(wú)源元件，被配置為具有第一電極和第二電極。光接收元件的陰極與電容式無(wú)源元件的第一電極連接。電容式無(wú)源元件的第二電極與電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓連接，并且，第二電極不與除了電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓端子以外的對(duì)象耦接。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，該光學(xué)傳輸系統(tǒng)包括光學(xué)傳輸線，被配置為傳輸光信號(hào)；光信號(hào)發(fā)送裝置，被配置為將光信號(hào)發(fā)送到光學(xué)傳輸線；以及光信號(hào)接收裝置，被配置為包括光學(xué)接收器，該光學(xué)接收器接收在光學(xué)傳輸線中傳輸?shù)墓庑盘?hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光學(xué)接收器包括光接收元件，被配置為具有陽(yáng)極和陰極并根據(jù)接收到的信號(hào)光產(chǎn)生光電流；電流電壓轉(zhuǎn)換電路，被配置為與光接收元件的陽(yáng)極連接并將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；以及電容式無(wú)源元件，被配置為具有第一電極和第二電極。光接收元件的陰極與電容式無(wú)源元件的第一電極連接。電容式無(wú)源元件的第二電極與電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓連接，并且，第二電極不與除了電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓端子以外的對(duì)象耦接。根據(jù)本發(fā)明的這些實(shí)施例，可以減少?gòu)碾娐返幕鶞?zhǔn)電壓的角度來(lái)看的輸入端子上的噪聲。因此，可以減少疊加在信號(hào)上的噪聲成分，并且可以提高信噪比(SNR)的精度。


圖1是示出光學(xué)接收器的第一配置例子的示圖，并且是示出通常使用的用于連接 PD和TIA的方法的示圖；圖2是示出光學(xué)接收器的第二配置例子的示圖；圖3是示出光學(xué)接收器的第三配置例子的示圖；圖4是示出光學(xué)接收器的第四配置例子的示圖，并且是示出PD和TIA芯片通過(guò)傳輸線相互耦接的配置的示圖；圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的基本配置的示圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖；圖7是用于解釋在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器的TIA中的基準(zhǔn)電位端子處的噪聲的影響的示圖；圖8是用于解釋在根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)接收器的TIA中的基準(zhǔn)電位端子處的噪聲的影響的示圖；圖9A至9D是示出關(guān)于在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器的TIA中的基準(zhǔn)電位端子處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖；圖IOA至IOD是示出關(guān)于在根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)接收器的TIA中的基準(zhǔn)電位端子處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖；圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖；圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖；圖13A至13D是示出關(guān)于在作為比較例的圖4的光學(xué)接收器的TIA中的基準(zhǔn)電位端子處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖；圖14A至14D是示出關(guān)于在根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)接收器的TIA中的基準(zhǔn)電位端子處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖；以及圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。描述的順序如下。
1.第一實(shí)施例(光學(xué)接收器的第一配置例子)2.第二實(shí)施例(光學(xué)接收器的第二配置例子)3.第三實(shí)施例(光學(xué)接收器的第三配置例子)4.第四實(shí)施例(光學(xué)接收器的第四配置例子)圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的基本配置的示圖。該通信系統(tǒng)100被配置有光信號(hào)發(fā)送裝置200、光信號(hào)接收裝置300和光學(xué)傳輸線 400。光信號(hào)發(fā)送裝置200包括光學(xué)發(fā)送器210，并且，從該發(fā)送器210輸出的電信號(hào)通過(guò)電光轉(zhuǎn)換元件、LD或VCSEL被轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。該光信號(hào)在由光纖形成的光學(xué)傳輸線400中被傳輸，并且經(jīng)過(guò)通過(guò)光信號(hào)接收裝置300的光學(xué)接收器(RX) 310的PD執(zhí)行的光電轉(zhuǎn)換。下面將進(jìn)行關(guān)于具有實(shí)施例的特征配置的光信號(hào)接收裝置300的光學(xué)接收器310 的配置和功能的具體描述。<1.第一實(shí)施例>圖6是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖。如圖6所示，光學(xué)接收器310具有作為光接收元件的光電二極管(PD)311、作為電容式無(wú)源元件的電容器(C)312、作為電流電壓轉(zhuǎn)換電路的TIA 313和濾波器314。在圖6中，L311至L316表示寄生電感器，ND311表示節(jié)點(diǎn)。圖6中的TIA 313具有輸入端子inl (第一端子)和in2 (第二端子)、與電源電位 VDD連接的電源端子VDFE1、以及與基準(zhǔn)電位VSS連接的基準(zhǔn)電位端子VSFE1。此外，TIA 313包括與輸入端子inl和in2、電源端子VDFEl和基準(zhǔn)電位端子VSFEl 連接的前端(FE)部分3131。對(duì)于TIA 313，第二端子in2和基準(zhǔn)電位端子VSFEl在芯片上相互連接。PD 311的陰極經(jīng)由濾波器314與電源電位VDD連接，并且與電容器312的第一電極3121連接，并且，節(jié)點(diǎn)ND311由這些連接點(diǎn)形成。電容器312的第二電極3122經(jīng)由TIA 313的端子in2僅僅與基準(zhǔn)電位端子VSFEl 連接。寄生電感器L311存在于PD 311的陰極和節(jié)點(diǎn)ND311之間。PD 311的陽(yáng)極與TIA 313的輸入端子inl連接。寄生電感器L312和L313存在于 PD 311的陽(yáng)極與TIA 313的輸入端子inl之間。寄生電感器L314存在于電容器312的第二電極3122和TIA 313的端子in2之間。寄生電感器L315存在于TIA 313的電源端子VDFEl和電源電位VDD之間，并且， 寄生電感器L316存在于基準(zhǔn)電位端子VSFEl和基準(zhǔn)電位VSS (例如，地電位GND)之間。作為本實(shí)施例的光學(xué)接收器310的特征，PD 311的基準(zhǔn)電位從作為芯片的TIA 313的基準(zhǔn)電位端子VSFEl供應(yīng)。在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1中，PD 2和TIA 4的FE部分41之間的返回路徑(return path)經(jīng)由共用的GND是連續(xù)的。相反，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)接收器中，基于基準(zhǔn)電位端子VSFE1，PD 311和 FE部分3131之間的返回路徑是閉合的。
下面將結(jié)合圖7和圖8考慮關(guān)于在根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)接收器310和作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1中的TIA 313和4中的基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲的影響。圖7是用于解釋在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1的TIA 4中的基準(zhǔn)電位端子 VSFE處的噪聲的影響的示圖。圖8是用于解釋在根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)接收器310的TIA 313中的基準(zhǔn)電位端子 VSFE處的噪聲的影響的示圖。參照?qǐng)D7和圖8，在 部分41和3131的二者中，在信號(hào)線和基準(zhǔn)電位端子VSFE之間形成電阻元件Rin，并且，在輸出階段處設(shè)置將單個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為差分信號(hào)“out”和“outb” 的轉(zhuǎn)換器CNV (X)。在圖7和圖8中，Cl表示PD 2和311的寄生電容，C2表示FE部分41和3131的
寄生電容。在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1中，PD 2和TIA 4的FE部分41之間的返回路徑經(jīng)由共用的GND是連續(xù)的。結(jié)果，高頻噪聲HNZ被疊加在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1的TIA 4中的信號(hào)波形SW上。如果PD 2的寄生電容Cl的阻抗被定義為Zl，F(xiàn)E部分41的阻抗被定義為Z2，并且，在基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲被定義為VN，則從基準(zhǔn)電位端子VSFE的一側(cè)傳輸?shù)捷斎攵俗印癷n”的噪聲的量NZ由下面公式表示NZ = {Z1/(Z1+Z2)} XVN0如剛才所述，在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1中，端子in-VSFE之間的路徑通過(guò)[Z1/(Z1+Z2) XVN]受 VSFE 噪聲 VN 的影響。相反，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)接收器310中，基于基準(zhǔn)電位端子VSFE，PD 311 和FE部分3131之間的返回路徑是閉合的。結(jié)果，輸入端子“in”的一側(cè)追隨(follow) VSFE噪聲VN，并且，端子in-VSFE之間的路徑不受根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)接收器310的TIA 313中的噪聲的影響。如圖8所示，高頻噪聲HNZ看起來(lái)不存在，并且，避免其疊加在信號(hào)波形SW上。圖9A至9D和圖IOA至IOD示出關(guān)于在根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)接收器310中和在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1中的TIA 313和4中的基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲的影響的模擬結(jié)果。圖9A至9D是示出關(guān)于在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1的TIA4中的基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖。圖IOA至IOD是示出關(guān)于在根據(jù)第一實(shí)施例的光學(xué)接收器310的TIA 313中的基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖。圖9A至9D和圖IOA至IOD示出當(dāng)噪聲分別被施加到圖1和圖6的配置中的基準(zhǔn)電位端子VSFE和VSFEl時(shí)的模擬結(jié)果。被施加的噪聲的波形是具有ImApp的振幅和761MHz的頻率的正弦波。輸入數(shù)據(jù)的波形是具有10 μ App的振幅和5(ibpS的頻率的PRBS7。寄生電感是InH。圖9A至9C和圖IOA至IOC的波形分別示出基準(zhǔn)電位端子VSFE、輸入端子和基準(zhǔn)電位端子之間的路徑in-VSFE、以及差分輸出out-outb的電壓。
8
圖9D和圖IOD中的每一個(gè)示出作為差分輸出out-outb的波形圖形的所謂的眼睛圖形(eye pattern)。對(duì)于圖1和圖6的配置的二者中的PD和FE部分，使用相同的電路。在作為比較例的圖1的光學(xué)接收器1中，如圖9D所示，眼睛圖形看起來(lái)是完全閉合的，并且，由于基準(zhǔn)電位端子VSFE的變化的影響而導(dǎo)致數(shù)據(jù)劣化。相反，在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的圖6的光學(xué)接收器310中，如圖IOD所示，盡管基準(zhǔn)電位端子VSFE的變化量與圖1的光學(xué)接收器1中的相同，但是數(shù)據(jù)沒有被劣化。如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例，基于光學(xué)接收器中的基準(zhǔn)電位端子VSFE1，PD 311和 FE部分3131之間的返回路徑是閉合的。由于該特征，輸入端子“in”的一側(cè)追隨VSFE噪聲VN，并且端子in_VSFE之間的路徑不受噪聲的影響。結(jié)果，被疊加在信號(hào)上的噪聲成分減少，從而提高了信噪比(SNR)的精度。第一實(shí)施例的配置也可以被應(yīng)用于多個(gè)信道。無(wú)論多個(gè)信道的基準(zhǔn)電位端子 VSFEl是共用的還是分離的，都保持該配置的技術(shù)，只要PD311的基準(zhǔn)電位與基準(zhǔn)電位端子 VSFEl的相同即可。如果多個(gè)信道的基準(zhǔn)電位端子VSFEl對(duì)于每一個(gè)信道是分離的，則與以上描述一樣，噪聲沒有被強(qiáng)加在從基準(zhǔn)電位端子VSFEl的角度來(lái)看的端子“in”上。即使當(dāng)多個(gè)信道的基準(zhǔn)電位端子VSFEl是共用的時(shí)，被施加到基準(zhǔn)電位端子 VSFEl的噪聲也被相等地傳輸?shù)礁鱾€(gè)信道的PD 311。結(jié)果，各個(gè)信道的端子“ in”也相等地變化，從而噪聲沒有被疊加(沒有被強(qiáng)加) 在從基準(zhǔn)電位端子VSFEl的角度來(lái)看的各個(gè)端子“in”上。<2.第二實(shí)施例>圖11是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖。根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)接收器310A與根據(jù)上述的第一實(shí)施例的光學(xué)接收器310 不同之處在于，作為限制電路的限制放大器(LA) 3132被設(shè)置在TIA 313A中的FE部分3131 的輸出階段處。LA 3132和FE部分3131共享電源端子VDFElA和基準(zhǔn)電位端子VSFE1A。在根據(jù)第二實(shí)施例的光學(xué)接收器310A中，即使當(dāng)LA 3132等的自生噪聲被施加到基準(zhǔn)電位端子VSFElA時(shí)，PD 311的陰極電位也以與基準(zhǔn)電位端子VSFElA的變化量相同的量變化，并且，端子“ in”的電位也以相同的量變化。因?yàn)楸皇┘拥交鶞?zhǔn)電位端子VSFElA的噪聲在沒有劣化的情況下被傳輸?shù)蕉俗?“in”，所以從基準(zhǔn)電位端子VSFElA的角度來(lái)看的端子“in”的電位不受噪聲的影響。第二實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)與上述的第一實(shí)施例的有益效果相同的有益效果。<3.第三實(shí)施例〉圖12是示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖。根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)接收器310B與根據(jù)上述的第二實(shí)施例的光學(xué)接收器310A 不同之處在于以下點(diǎn)。在光學(xué)接收器310B中，在PD 311和TIA 31 的FE部分3131之間形成傳輸線 TL311，并且，PD 311的基準(zhǔn)電位從作為芯片的TIA 31 的基準(zhǔn)電位端子VSFEl供應(yīng)。
此外，在光學(xué)接收器310B中，F(xiàn)E部分3131和LA 3132中的每一個(gè)分別具有電源端子和基準(zhǔn)電位端子。FE部分3131經(jīng)由電源端子VDFEl與電源電位VDD連接，并且經(jīng)由基準(zhǔn)電位端子 VSFEl與基準(zhǔn)電位VSS連接。LA 3132經(jīng)由電源端子VDLAl與電源電位VDD連接，并且經(jīng)由基準(zhǔn)電位端子VSLAl 與基準(zhǔn)電位VSS連接。寄生電感器L315存在于TIA 31 的電源端子VDFEl和電源電位VDD之間，并且， 寄生電感器L316存在于基準(zhǔn)電位端子VSFEl和基準(zhǔn)電位VSS (例如，地電位GND)之間。寄生電感器L317存在于TIA 31 的電源端子VDLAl和電源電位VDD之間，并且， 寄生電感器L318存在于基準(zhǔn)電位端子VSLAl和基準(zhǔn)電位VSS (例如，地電位GND)之間。作為本實(shí)施例的光學(xué)接收器310B的特征，傳輸線TL 311存在于PD311和FE部分 3131之間形成，并且，PD 311的基準(zhǔn)電位從作為芯片的TIA 31 的基準(zhǔn)電位端子VSFEl供應(yīng)。在作為比較例的圖4的光學(xué)接收器IC中，PD 2和TIA 4B的FE部分41之間的返回路徑經(jīng)由包括傳輸線TLl的共用的GND是連續(xù)的。相反，在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)接收器310B中，基于包括傳輸線TL311的基準(zhǔn)電位端子VSFEl，PD 311和FE部分3131之間的返回路徑是閉合的。在根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)接收器310B中，如果LA 3132等的自生噪聲被施加到基準(zhǔn)電位端子VSFEl，則噪聲經(jīng)由傳輸線TL311從基準(zhǔn)電位端子VSFEl和端子“in” 二者傳播到PD 311。此外，相同量的噪聲被強(qiáng)加到PD 311的陽(yáng)極和陰極上，從而消除了噪聲。結(jié)果，從基準(zhǔn)電位端子VSFEl的角度來(lái)看的端子“in”不受噪聲的影響。圖13A至13D和圖14A至14D示出關(guān)于在根據(jù)本實(shí)施例的光學(xué)接收器310B中和在作為比較例的圖4的光學(xué)接收器IC中的TIA 313B和4B中的基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲的影響的模擬結(jié)果。圖13A至13D是示出關(guān)于在作為比較例的圖4的光學(xué)接收器IC的TIA 4B中的基準(zhǔn)電位端子VSFE處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖。圖14A至14D是示出關(guān)于在根據(jù)第三實(shí)施例的光學(xué)接收器310B的TIA 31 中的基準(zhǔn)電位端子VSFEl處的噪聲的影響的模擬結(jié)果的示圖。圖13A至13D和圖14A至14D示出當(dāng)噪聲分別被施加到圖4和圖12的配置中的基準(zhǔn)電位端子VSFE和VSFEl時(shí)的模擬結(jié)果。被施加的噪聲的波形是具有ImApp的振幅和761MHz的頻率的正弦波。輸入數(shù)據(jù)的波形是具有10 μ App的振幅和5(ibpS的頻率的PRBS7。寄生電感是InH。圖13A至13C和圖14A至14C的波形分別示出基準(zhǔn)電位端子VSFE、輸入端子和基準(zhǔn)電位端子之間的路徑in-VSFE、以及差分輸出out-outb的電壓。圖13D和圖14D中的每一個(gè)示出作為差分輸出out-outb的波形圖形的所謂的眼睛圖形。對(duì)于圖4和圖12的配置的二者中的PD和FE部分，使用相同的電路。在作為比較例的圖4的光學(xué)接收器IC中，如圖13D所示，眼睛圖形看起來(lái)是完全閉合的，并且，由于基準(zhǔn)電位端子VSFE的變化的影響而導(dǎo)致數(shù)據(jù)劣化。
相反，在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的圖12的光學(xué)接收器310B中，如圖14D所示，盡管基準(zhǔn)電位端子VSFEl的變化量與圖4的光學(xué)接收器IC中的相同，但是數(shù)據(jù)沒有被劣化。如上所述，根據(jù)第三實(shí)施例，傳輸線TL311存在于PD 311和FE部分3131之間，并且，基于光學(xué)接收器中的包括傳輸線TL311的基準(zhǔn)電位端子VSFE1，PD 311和FE部分3131 之間的返回路徑是閉合的。結(jié)果，噪聲經(jīng)由傳輸線TL311從基準(zhǔn)電位端子VSFEl和端子“in” 二者傳播到PD 311。此外，相同量的噪聲被強(qiáng)加到PD 311的陽(yáng)極和陰極上，從而消除了噪聲。因此，從基準(zhǔn)電位端子VSFEl的角度來(lái)看的端子“in”不受噪聲的影響。結(jié)果，被疊加在信號(hào)上的噪聲成分減少，從而提高了信噪比(SNR)的精度。第三實(shí)施例的配置也可以被應(yīng)用于多個(gè)信道。無(wú)論多個(gè)信道的基準(zhǔn)電位端子 VSFEl是共用的還是分離的，都保持該配置的技術(shù)，只要PD311的基準(zhǔn)電位與包括傳輸線的基準(zhǔn)電位端子VSFEl的相同即可。如果多個(gè)信道的基準(zhǔn)電位端子VSFEl對(duì)于每一個(gè)信道是分離的，則與以上描述一樣，噪聲沒有被強(qiáng)加在從基準(zhǔn)電位端子VSFEl的角度來(lái)看的端子“in”上。即使當(dāng)多個(gè)信道的基準(zhǔn)電位端子VSFEl是共用的時(shí)，則被施加到基準(zhǔn)電位端子 VSFEl的噪聲經(jīng)由傳輸線從基準(zhǔn)電位端子VSFEl和端子“in”二者傳播到PD 311。結(jié)果，相同量的噪聲被強(qiáng)加到PD 311的陽(yáng)極和陰極上，從而消除了噪聲。因此，從基準(zhǔn)電位端子VSFEl的角度來(lái)看的端子“in”不受噪聲的影響。<4.第四實(shí)施例〉圖15是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光學(xué)接收器的配置的示圖。根據(jù)第四實(shí)施例的光學(xué)接收器310C與根據(jù)上述的第三實(shí)施例的光學(xué)接收器310B 不同之處在于以下點(diǎn)。在作為等效電路與圖12的光學(xué)接收器310B相同的圖15的光學(xué)接收器310C中， 傳輸線通過(guò)使用信號(hào)線SGL作為第一層和浮置平面315作為第二層來(lái)形成。在板316的上方，浮置平面315和理想地(ideal ground) 317平行地設(shè)置。此外，在浮置平面315上形成PD 311、電容器312和傳輸線TL311，并且，在浮置平面315上設(shè)置形成作為芯片的TIA 313B的端子inl和in2的端部。由第一層的信號(hào)線SGL形成的傳輸線TL311與端子inl連接。電容器312的第二電極3122和端子in2通過(guò)墊(pad)與第二層的浮置平面315 連接。第四實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)與上述的第三實(shí)施例的有益效果相同的有益效果。本申請(qǐng)包含與在2010年6月18提交在日本專利局中的日本在先專利申請(qǐng)JP 2010-139586中公開的主題相關(guān)的主題，該專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素進(jìn)行各種修改、組合、 子組合和替換，只要它們?cè)谒綑?quán)利要求或其等同物的范圍即可。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)接收器，包括光接收元件，被配置為具有陽(yáng)極和陰極并根據(jù)接收到的信號(hào)光產(chǎn)生光電流； 電流電壓轉(zhuǎn)換電路，被配置為與光接收元件的陽(yáng)極連接并將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；以及電容式無(wú)源元件，被配置為具有第一電極和第二電極，其中光接收元件的陰極與電容式無(wú)源元件的第一電極連接，并且電容式無(wú)源元件的第二電極與電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓連接，并且，第二電極不與除了電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓端子以外的對(duì)象耦接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)接收器，其中第一傳輸線存在于光接收元件和電流電壓轉(zhuǎn)換電路之間，并且第二傳輸線是基于與電容式無(wú)源元件的第二電極和電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電位連接的端子形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)接收器，其中第一傳輸線由第一層的信號(hào)線形成，并且第二傳輸線由作為第二層的浮置平面形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)接收器，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括與光接收元件的陽(yáng)極連接的第一端子， 與電容式無(wú)源元件的第二電極連接的第二端子， 與電源電位連接的電源端子，以及與基準(zhǔn)電位連接的基準(zhǔn)電位端子，并且第二端子與基準(zhǔn)電位端子連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)接收器，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括與第一端子、電源端子和基準(zhǔn)電位端子連接的前端部分，該前端部分將從第一端子供應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換為差分電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)接收器，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路具有限制從前端部分輸出的差分電壓的電平的限制電路，并且前端部分和限制電路共享電源端子和基準(zhǔn)電位端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)接收器，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路具有限制從前端部分輸出的差分電壓的電平的限制電路，并且分別針對(duì)前端部分和限制電路中的每一個(gè)形成電源端子和基準(zhǔn)電位端子。
8.一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，包括 光學(xué)傳輸線，被配置為傳輸光信號(hào)；光信號(hào)發(fā)送裝置，被配置為將光信號(hào)發(fā)送到光學(xué)傳輸線；以及光信號(hào)接收裝置，被配置為包括光學(xué)接收器，該光學(xué)接收器接收在光學(xué)傳輸線中傳輸?shù)墓庑盘?hào)并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)， 其中，光學(xué)接收器包括光接收元件，具有陽(yáng)極和陰極并根據(jù)接收到的信號(hào)光產(chǎn)生光電流，電流電壓轉(zhuǎn)換電路，與光接收元件的陽(yáng)極連接并將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；以及電容式無(wú)源元件，具有第一電極和第二電極，光接收元件的陰極與電容式無(wú)源元件的第一電極連接，并且電容式無(wú)源元件的第二電極與電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓連接，并且，第二電極不與除了電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓端子以外的對(duì)象耦接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中第一傳輸線存在于光接收元件和電流電壓轉(zhuǎn)換電路之間，并且第二傳輸線是基于與電容式無(wú)源元件的第二電極和電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電位連接的端子形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中第一傳輸線由第一層的信號(hào)線形成，并且第二傳輸線由作為第二層的浮置平面形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括與光接收元件的陽(yáng)極連接的第一端子， 與電容式無(wú)源元件的第二電極連接的第二端子， 與電源電位連接的電源端子，以及與基準(zhǔn)電位連接的基準(zhǔn)電位端子，并且第二端子與基準(zhǔn)電位端子連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路包括與第一端子、電源端子和基準(zhǔn)電位端子連接的前端部分，該前端部分將從第一端子供應(yīng)的電流轉(zhuǎn)換為差分電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路具有限制從前端部分輸出的差分電壓的電平的限制電路，并且前端部分和限制電路共享電源端子和基準(zhǔn)電位端子。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中電流電壓轉(zhuǎn)換電路具有限制從前端部分輸出的差分電壓的電平的限制電路，并且分別針對(duì)前端部分和限制電路中的每一個(gè)形成電源端子和基準(zhǔn)電位端子。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光學(xué)接收器和光學(xué)傳輸系統(tǒng)。該光學(xué)接收器包括光接收元件，被配置為具有陽(yáng)極和陰極并根據(jù)接收到的信號(hào)光產(chǎn)生光電流；電流電壓轉(zhuǎn)換電路，被配置為與光接收元件的陽(yáng)極連接并將光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；和電容式無(wú)源元件，被配置為具有第一電極和第二電極。光接收元件的陰極與電容式無(wú)源元件的第一電極連接，電容式無(wú)源元件的第二電極與電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電位連接，并且，第二電極不與除了電流電壓轉(zhuǎn)換電路的基準(zhǔn)電壓端子以外的對(duì)象耦接。
文檔編號(hào)H04B10/24GK102291172SQ201110154568
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者森田寬, 花岡克史, 近藤絢哉, 鈴木秀幸 申請(qǐng)人:索尼公司