到放大器4的輸出節(jié)點(diǎn)30及反饋電阻器&的相對側(cè)。存在耦合于第一節(jié)點(diǎn)52及反饋電阻器&的第一側(cè)與運(yùn)算放大器40的非反相輸入之間的第一電阻器R31。另一電阻器R32耦合于第二節(jié)點(diǎn)54及反饋電阻器RF的第二側(cè)與運(yùn)算放大器40的反相輸入之間。在運(yùn)算放大器40的輸出處，存在以其相對端子耦合到接地的電容器C3。
[0040]偏移消除級38的另一運(yùn)算放大器40的輸出節(jié)點(diǎn)42耦合到電流源44以便補(bǔ)償輸入信號Is中的偏移或DC電流分量。優(yōu)選地，電流源44是如下晶體管:其中所述晶體管的溝道在第一側(cè)處分別耦合于輸入節(jié)點(diǎn)IN與虛擬接地節(jié)點(diǎn)6之間且在相對側(cè)處耦合到接地。晶體管的柵極可耦合到運(yùn)算放大器40的輸出節(jié)點(diǎn)42。第一電阻器R31及第二電阻器R32與電容器C3 —起提供低通濾波器。此外，第一電阻器R31及第二電阻器R32分別用于將運(yùn)算放大器與敏感性節(jié)點(diǎn)52及54以及虛擬接地節(jié)點(diǎn)6解親。
[0041 ] 根據(jù)圖5中的實(shí)施例，偏移消除級38使跨越反饋電阻器&的電壓保持至少大致等于零。這意味著通過電流源44從節(jié)點(diǎn)46汲取或減去電流IAve。通過偏移消除級38來調(diào)整是DC電流的此平均偏移電流IAve。來自光電二極管2的信號電流Is在用相應(yīng)位信息識別的電流電平LO與LI之間交替。從信號電流Is減去DC電流I Ave，且經(jīng)偏移校正的電流Is*耦合到虛擬接地節(jié)點(diǎn)6及跨阻抗放大器級14的放大器4的輸入。
[0042]調(diào)整了操作點(diǎn)，且擴(kuò)展了前置放大器級10的動態(tài)范圍。為在最高動態(tài)范圍下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)性能，輸入電流Is*是雙向的，這意味著輸入電流Is*以優(yōu)選地相同振幅流進(jìn)及流出放大器4。此外，在圖5的實(shí)施例中，不需要虛設(shè)放大器級，且可從外部及內(nèi)部對光電二極管2進(jìn)行偏置。
[0043]包括電容器C3以及兩個晶體管R31及R32的低通濾波器防止控制電流源44的偏移消除級38使信號電流Is的振幅惡化，信號電流I s是數(shù)據(jù)傳輸期間的快速交變信號。
[0044]根據(jù)一實(shí)施例，存在具有閾值的運(yùn)算放大器40。將僅在跨越反饋電阻器Rf的電流超過此預(yù)定閾值時激活電流源44。換句話說，在信號電流13中存在超過預(yù)定閾值的DC電流分量?？筛鶕?jù)此閾值來選擇運(yùn)算放大器40。此外，可借助于額外電路來實(shí)施所述閾值且甚至使其為可調(diào)整的。可使用可為針對低數(shù)據(jù)速率的適合選項(xiàng)的離散組件來實(shí)施前置放大器10。然而，可將前置放大器10進(jìn)一步實(shí)施為單個集成電路。將僅在信號電流Is中的DC電流分量高于閾值的情況下激活電流源44。在閾值以下，電流源44將不執(zhí)行DC電流補(bǔ)償。這為有利的，因?yàn)闇p少了電流源44在放大器的輸入處產(chǎn)生的噪聲。這將增加裝置的靈敏度。
[0045]然而，如果使用雙極IC技術(shù)來實(shí)施跨阻抗放大器級14，那么可由跨阻抗放大器級14執(zhí)行某一偏移消除。
[0046]圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的跨阻抗放大器級14的簡化電路圖?？缱杩狗糯笃骷?4包括第一雙極晶體管Ql及第二雙極晶體管Q2，其優(yōu)選地為NPN晶體管。使用具有由射極跟隨器緩沖的共射極增益級的雙級架構(gòu)來實(shí)施跨阻抗放大器級14。
[0047]第一晶體管Ql的集極經(jīng)由電阻器RC耦合到供應(yīng)電壓線VCC。此外，第一晶體管Ql的集極耦合到第二晶體管Q2的基極。第二晶體管Q2的集極直接耦合到供應(yīng)電壓線VCC，且第二晶體管Q2的射極耦合到輸出節(jié)點(diǎn)30。此輸出節(jié)點(diǎn)30耦合到前置放大器級10(見圖5)的增益級16的反相輸入。
[0048]偏移消除級38使跨越反饋電阻器&的DC電流保持等于零。由光電二極管2產(chǎn)生的平均DC電流分量為單向的且大于零?？缭椒答侂娮杵鱎j^DC電流為由光電二極管2產(chǎn)生的信號18中的平均DC電流分量減去雙極晶體管Ql的基極電流IB。如果光電二極管2的信號電流15中的平均DC電流分量小于跨阻抗型放大器級14的雙極晶體管Ql的基極電流Ib，那么跨越反饋電阻器&的電流將為負(fù)的，且跨越反饋電阻器Rf的電壓降低于零。因此，偏移消除級38的電流源44不被激活。
[0049]此情形進(jìn)一步圖解說明于圖7的簡化電路圖中。如果光電二極管2的光電流13中的DC電流分量小于基極電流Ib，那么雙極晶體管Ql的基極電流Ib^引起跨越反饋電阻器Rf的負(fù)電壓降。換句話說，對于小輸入電流Is，電流源44被去激活。如先前所解釋，在被激活時，電流源44在放大器的輸入IN處促成噪聲，因此使靈敏度惡化。對于在基極電流&的范圍(其通常為μΑ的數(shù)量級)中的小輸入電流Is，關(guān)鍵的是靈敏度，而非動態(tài)范圍。由于雙極晶體管Ql的基極電流ΙΒ，不存在由電流源44對平均電流DC的減去，而是存在對光電二極管2的信號電流Is中的DC電流分量的補(bǔ)償。這將使噪聲最小化?？缱杩狗糯笃骷?4的雙極實(shí)施方案具有內(nèi)置電流源，且對于小于雙極晶體管Ql的基極電流Ib的輸入電流IΒ，可將額外電流源44去激活。由于使用普通IC技術(shù)的實(shí)施方案會產(chǎn)生大約數(shù)十μΑ的基極電流，因此顯而易見，基極電流^誘發(fā)的偏移恰好涵蓋輸入電流Ib范圍，而在此范圍中，跨阻抗放大器級14是在其靈敏度極限下操作。
[0050]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，在所主張發(fā)明的范圍內(nèi)，可對所描述的實(shí)施例做出修改，且許多其它實(shí)施例也為可能的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電子裝置，其包括: 跨阻抗型放大器，其具有包括放大器的跨阻抗級，所述放大器與所述電子裝置的輸入節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦合； 反饋電阻器，其串聯(lián)耦合于所述放大器的輸出節(jié)點(diǎn)與所述放大器的輸入節(jié)點(diǎn)之間以便提供虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)耦合到所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)、所述放大器的所述輸入節(jié)點(diǎn)及所述反饋電阻器； 電流源，其耦合到所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)以便補(bǔ)償耦合到所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)的輸入信號中的直流分量；以及 偏移消除級，其經(jīng)配置以根據(jù)穿過所述反饋電阻器的電流而控制所述電流源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述偏移消除級包括運(yùn)算放大器；且其中所述運(yùn)算放大器的第一輸入節(jié)點(diǎn)、所述反饋電阻器及所述運(yùn)算放大器的第二輸入節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦合，且所述運(yùn)算放大器的輸出耦合到所述電流源以便控制由所述電流源從所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)汲取的補(bǔ)償DC電流的值，其中所述補(bǔ)償DC電流的所述值隨穿過所述反饋電阻器的所述電流的值而變。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述電流源包括晶體管；其中所述晶體管的溝道耦合于所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)與接地之間；且其中所述晶體管的柵極耦合到另一運(yùn)算放大器的輸出節(jié)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其進(jìn)一步包括耦合于所述跨阻抗放大器級與所述電流源之間的低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述跨阻抗級經(jīng)配置以從所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)汲取DC偏移電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述跨阻抗級包括具有耦合到所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)的基極的雙極晶體管；且其中所述DC偏移電流為所述雙極晶體管的基極電流，所述基極電流是從所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)汲取的。
7.一種光纖通信系統(tǒng)，其包括: 光電二極管，其用于檢測光學(xué)數(shù)據(jù)信號；以及根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子裝置，其用于將所述光電二極管的輸出電流轉(zhuǎn)換成用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理的電壓信號。
8.一種操作電子裝置的方法，其包括: 提供具有跨阻抗級的跨阻抗型放大器，所述跨阻抗級包括與所述電子裝置的輸入節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦合的放大器； 其中反饋電阻器串聯(lián)耦合于所述放大器的輸出節(jié)點(diǎn)與所述放大器的輸入節(jié)點(diǎn)之間以便提供虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)耦合到所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)、所述放大器的所述輸入節(jié)點(diǎn)及所述反饋電阻器； 其中電流源耦合到所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述電流源補(bǔ)償耦合到所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)的輸入信號中的直流分量；且 其中所述電子裝置進(jìn)一步包括偏移消除級，所述偏移消除級根據(jù)穿過所述反饋電阻器的電流而控制所述電流源。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電子裝置、一種包括所述電子裝置的光纖通信系統(tǒng)及一種操作所述電子裝置的方法。所述電子裝置包括具有跨阻抗級(14)的跨阻抗型放大器，所述跨阻抗級(14)包括與輸入節(jié)點(diǎn)IN串聯(lián)耦合的放大器(4)。反饋電阻器RF串聯(lián)耦合于所述放大器的輸出節(jié)點(diǎn)與所述放大器的反相輸入節(jié)點(diǎn)之間以提供虛擬接地節(jié)點(diǎn)，所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)耦合到所述輸入節(jié)點(diǎn)、所述放大器的所述反相輸入節(jié)點(diǎn)及所述反饋電阻器。電流源(22)耦合到所述虛擬接地節(jié)點(diǎn)以便補(bǔ)償耦合到所述電子裝置的所述輸入節(jié)點(diǎn)的輸入信號IS中的偏移電流。此外，所述電子裝置包括控制級，所述控制級經(jīng)配置以根據(jù)穿過反饋晶體管的電流而控制所述電流源。
【IPC分類】H03F3-08
【公開號】CN104737442
【申請?zhí)枴緾N201380054565
【發(fā)明人】格爾德·舒佩納
【申請人】德州儀器公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年10月21日
【公告號】US8841972, US20140111280, WO2014063137A1