7、跨阻放大器设计详解

跨阻放大器设计详解

1. 跨阻放大器拓扑概述

跨阻放大器（TIA）在多通道单芯片接收器中起着关键作用。为了实现与数字处理器的单片集成，多通道接收器需要对电源噪声、地弹和衬底耦合具有免疫能力。虽然单端结构噪声水平较低且每吉比特每秒的功耗比很有吸引力，但为了最佳地抑制上述噪声源，通常更倾向于采用全差分TIA设计。

大多数TIA拓扑可分为以下两类：
- 共栅输入TIA
- 基于电压放大器的TIA

2. 共栅输入级放大器

在之前讨论的放大器方程中，我们发现TIA闭环带宽受反馈电阻和探测器电容决定的主极点限制。共栅输入结构（包括扩展这一概念的调节级联结构）的基本思想是将光电二极管电容与主放大器及其反馈电阻解耦。

在先进技术中，传统共栅（CG）输入拓扑（图6.6a）由于短沟道器件的跨导有限和输出电导较高，其输入和输出节点之间的隔离程度中等。虽然共栅级的低电流增益会对整体跨阻增益产生不利影响，但探测器电容与TIA输入阻抗相关的极点变得非主导，且该极点不在反馈环路中，不影响TIA稳定性。在非常高的数据速率下，这些优点在很大程度上可以平衡输入级的增益降低。

调节级联拓扑（图6.6b）提供了较低的输出电导，从而改善了TIA与二极管电容的隔离。不过，共栅放大器的性能通常不如调节级联结构。

拓扑类型	描述	缺点
共栅输入	低阻抗电流放大器输入级