CN104426614B - 电流电压转换电路、光接收装置和光传输系统 - Google Patents

电流电压转换电路、光接收装置和光传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电流电压转换电路、光接收装置和光传输系统。电流电压转换电路包括第一至第四信号放大器；以及第一和第二电阻无源元件，第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电信号的端子，第一电阻无源元件的一个和另一个端子分别连接至第一信号放大器输出和输入端子，第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，第三信号放大器的输入和输出端子分别连接至第二信号放大器的输出端子和第一连接点，第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，并且第二电阻无源元件的一个和另一个端子连接至第四信号放大器的输出端子和第二连接点。

Description

电流电压转换电路、光接收装置和光传输系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年9月6日提交的日本在先专利申请JP2013-185449的权益，将其全部内容通过引用结合于此。
背景技术
本公开涉及电流电压转换电路、光接收装置和光传输(light transmission)系统，更具体地，涉及电流电压转换电路、光接收装置以及能够利用具有较小面积的电路以高数据速率传输信号的光传输系统。
发明内容
在现有技术中，在其中从光传输装置发送通过电转换电信号来提供的数据并且在光接收装置中电转换所接收的光数据的光传输系统中，跨阻放大器(transimpedanceamplifier)(TIA)被用作用于在光接收装置中电转换光数据的电流电压转换电路。
从光传输装置的驱动器输出的电信号通过电/光转换元件(例如，激光二极管、VCSEL(垂直腔面发射激光器)等)被光转换，并且经由光纤传输。然后，通过光接收元件(例如，光电二极管)光/电转换的电信号通过跨阻放大器被转换为电压信号。因为在光传输中需求相对高的传输数据速率(即，10 Gbps或更多)，所以跨阻放大器应当具有宽的带宽。
例如，日本专利申请公开No.2012-257070公开了一种跨阻放大器，具有增益频率特性的宽带宽以及群延迟平坦特性。
由于电/光转换或者光/电转换，当光信号从光传输装置传输至光接收装置时，功率损耗在光纤的连接部分增加。因此，信号可能衰减，并且通过光接收元件输出的电信号的幅度可能很小。因此，跨阻放大器应具有高SNR(信噪比)。在现有技术中，为了移除噪声分量需要高容量(high capacity)滤波器，因此增加了电路面积。
鉴于上述情况，期望信号能够利用具有较小面积的电路以高数据速率发送。
根据本公开的实施方式，提供了一种电流电压转换电路，包括：第一至第四信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及第一和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子连接至第一信号放大器的输入端子，第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
根据本公开的实施方式，提供了一种光接收装置，包括：光接收元件，用于接收要被光/电转换的光信号，并且输出对应于光信号的电流信号；以及电流电压转换电路，用于将从光接收元件输出的电流信号转换成电压信号，电流电压转换电路包括：第一至第四信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及第一和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子连接至第一信号放大器的输入端子，第二信号放大器的输入端子连接至连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
根据本公开的实施方式，提供了一种光传输系统，包括光传输装置，该光传输装置包括：将光传输的信号转换成电流信号的电流电压转换电路，以及用于将电流电压转换电路中转换的电流信号转换成光信号的用于光通信的光源；以及光接收装置，包括：用于经由光传输路径接收要被光/电转换的光信号并且输出对应光信号的电流信号的光接收元件，以及用于将从光接收元件输出的电流信号转换成电压信号的电流电压转换电路，电流电压转换电路包括：第一至第四信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及第一和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子被连接至第一信号放大器的输入端，第二信号放大器的输入端子被连接至第一连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
在本公开的实施方式中，第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子连接至第一信号放大器的输入端子，第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
根据如在附图中示出的本公开的最佳模式实施方式的详细描述，本公开的这些和其他目标、特征以及优点将变得更加显而易见。
附图说明
图1是根据本公开的示出光传输系统的配置实施方式的方框图；
图2示出了现有技术中的光接收元件和电流电压转换电路之间的典型连接；
图3示出了具有其它电路配置的现有技术中的电流电压转换电路；
图4A、图4B和图4C示出了现有技术中的电流电压转换电路的频率特性；
图5A和图5B是分别用于示出典型的单端差分转换电路的视图；
图6示出了根据本公开的第一实施方式的电流电压转换电路的配置；
图7A、图7B和图7C分别示出了电流电压转换电路的频率特性；
图8A和图8B分别用于比较在具有相同晶体管尺寸的配置中的频率特性；
图9是示出根据本公开的第二实施方式电流电压转换电路的配置的方框图；
图10A示出了用于产生电流电压转换电路的反转(reverse)相位信号的放大器，并且图10B示出了放大器的等效电路；
图11示出了根据本公开的第三实施方式的电流电压转换电路的配置；
图12示出了根据本公开的第四实施方式电流电压转换电路的配置；
图13A、图13B和图13C分别示出了反馈放大器的特性；
图14A和图14B分别用于示出控制反馈放大器的特性的方法；
图15A和图15B分别示出了增益控制的变动(variation)；
图16示出了包括电流电压转换电路的模块的配置实施方式；以及
图17示出了包括多个电流电压转换电路的光通信芯片的配置实施方式。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本公开的实施方式。
图1是示出根据本公开的实施方式的光传输系统的方框图。在本说明书中，系统是指由多个装置组成的整个装置。
如图1所示，光传输系统11包括经由光传输路径13(诸如，光纤)连接的光传输装置12和光接收装置14，并且光信号从光传输装置12传输至光接收装置14。
光传输装置12被配置为具有信号处理电路21、电压电流转换电路22以及用于光通信的光源23。光接收装置14被配置为具有光接收元件31、电流电压转换电路32以及信号处理电路33。
信号处理电路21执行信号处理，以产生对应于要被被光传输的数据的信号，并且提供差分信号到电压电流转换电路22。
电压电流转换电路22将从信号处理电路21提供的差分信号转换成电流信号，并将电流信号提供至用于光通信的光源23。
用于光通信的光源23经由光传输路径13发送从电压电流转换电路22提供的从电流信号转换的光信号。例如，使用半导体激光器(诸如，垂直腔面发射激光器(VCSEL))作为用于光通信的光源23。
光接收元件31经由光传输路径13接收从用于光通信的光源23发送的要被光/电转换的光信号，并且输出对应于光信号的电流信号。
电流电压转换电路32供应通过将从光接收元件31输出的电流信号转换成电压信号提供的差分信号到信号处理电路33。
信号处理电路33对从电流电压转换电路32供应的差分信号执行信号处理，并且从光传输装置12接收被光传输的数据。
在如此配置的光传输系统11中，需要信号以高数据速率传输同时防止电路面积增加。
在描述根据本公开的实施方式的电流电压转换电路32之前，将参照图2至图5描述现有技术中的电流电压转换电路。
图2示出了现有技术中的光接收元件41与电流电压转换电路42之间的典型连接。
与在图1中所示的光接收元件31相似，光接收元件41输出对应于光信号的电流信号Iin。电流电压转换电路42将电流信号Iin转换成电压信号，并且输出差分信号(differential signal)Vop和Von。
电流电压转换电路42由放大器43、反馈电阻44以及放大器45配置成。放大器43的输入端子被连接至光接收元件41，放大器43的输出端子被连接至反馈电阻44的一个端子，反馈电阻44的另一个端子被连接至放大器43的输入端子，以及放大器43的输入端子被连接至放大器45的输入端子。
在如此配置的电流电压转换电路42中，由放大器43和反馈电阻44组成的电流电压转换单元将电流信号Iin转换成电压信号，并且由放大器45组成的差分转换单元差分单端信号。
图3示出了具有不同于电流电压转换电路42的电路配置的现有技术中的电流电压转换电路51。
如图3所示，电流电压转换电路51由放大器52-1和52-2、反馈放大器52-3、放大器52-4和52-5以及反馈电阻53-1至53-3配置成。
在电流电压转换电路51中，放大器52-1的输入端子被连接至光接收元件(未示出)，放大器52-1的输出端子被连接至反馈电阻53-1的一个端子，以及反馈电阻53-1的另一个端子被连接至放大器52-1的输入端子。此外，节点V1(放大器52-1的输出端子以及反馈电阻53-1的一个端子连接至其)被连接至放大器52-2的输入端子，放大器52-2的输出端子被连接至反馈放大器52-3的输入端子，并且反馈放大器52-3的输出端子被连接至节点V1。
此外，节点V2(放大器52-2的输出端子以及反馈放大器52-3的输入端子连接至其)被连接至放大器52-4的输入端子，放大器52-4的输出端子被连接至反馈电阻53-2的一个端子，并且反馈电阻53-2的另一个端子被连接至节点V2。此外，节点V1被连接至放大器52-5的输入端子，放大器52-5的输出端子被连接至反馈电阻53-3的一个端子，并且反馈电阻53-3的另一个端子被连接至节点V1。
在电流电压转换电路51中，放大器52-2和反馈放大器52-3以及放大器52-5和反馈电阻53-3连接到在放大器52-1和反馈电阻53-1的后半部分处的节点V1。
在具有上述电路配置的电流电压转换电路51中，来自光接收元件(未示出)的电流信号Iin在放大器52-1和反馈电阻53-1处被转换成电压信号，在后面的放大器52-2、反馈放大器52-3、放大器52-4以及反馈电阻53-2中产生差分信号Von，并且在放大器52-5和反馈电阻53-3中产生差分信号Vop。
同样，在电流电压转换电路51中，当从由放大器52-4和反馈电阻53-2组成的电路的节点V2处观察的输入阻抗Zz以及从由放大器52-5和反馈电阻53-3组成的电路的节点V1处观察的输入阻抗Zz较低时，由第一部分放大器52-1和反馈电阻53-1组成的电路的转移阻抗(transimpedance)ZT1(＝V1/Iin)的频带(band)显著地减小。
例如，图4A示出了当输入阻抗Zz具有多个不同值时的转移阻抗ZT1的频率特性。垂直轴表示转移阻抗ZT1[dBohm]，以及水平轴表示频率[Hz]。如图4A所示，当输入阻抗Zz较低时，转移阻抗Zz的频带显著地减小。
因此，在现有技术的电流电压转换电路51中，当转移阻抗ZT1的频带显著减小时，抖动增加，因而增加了数据误差率。因此难以执行高数据率传输。
另一方面，当输入阻抗Zz较高时，转移阻抗ZT1可具有高频带。然而在这种情况下，放大器52-2和反馈放大器52-3的电压增益A2(＝V2/V1)的频带减小。
图4B示出了当输入阻抗Zz具有多个不同的值时的电压增益A2的频率特性。垂直轴表示电压增益A2[dB]，并且水平轴表示频率[Hz]。如图4B所示，当输入阻抗Zz较高时，电压增益A2的频带减小。换言之，当输入阻抗Zz较高时，频带较不理想。
因此，由于电压增益A2的频带减小的影响，限制了由放大器52-1和反馈电阻53-1以及放大器52-2和反馈放大器52-3组成的电路的转移阻抗ZT2(＝V2/Iin)的频带。
图4C示出了当输入阻抗Zz具有多个不同的值时的转移阻抗ZT2的频率特性。垂直轴表示转移阻抗ZT2[dBohm]，以及水平轴表示频率[Hz]。如图4C所示，转移阻抗ZT2的频带被限制为5GHz。
参照图5A和图5B，将描述典型的单端差分转换电路。
图5A示出了RC式单端差分转换电路61的电路配置，并且图5B示出了虚拟式(dummytype)单端差分转换电路71的电路配置。
如图5A所示，RC式单端差分转换电路61由放大器62、反馈电阻63、电阻64、电容65以及放大器66配置成。
RC式差分转换电路61被配置为使用由电阻64和电容65组成的低通滤波器(噪声抑制滤波器)来从主信号中提取直流分量并且产生参考电势Vb。
通常，在RC式差分转换电路61中，电阻64和电容65的尺寸较大，尽管它们取决于低通滤波器的截止频率。例如，当光信号从光传输装置被发送至光接收装置时，光纤的功率插入损耗或者依据电/光转换和光/电转换的功率损耗增加。光接收元件的输出电流的幅度较小。在这种情况下，需要单端差分转换电路61具有高信噪比。为了移除在参考电势Vb处产生的噪声分量，需要高容量(high capacity)电容65作为滤波器，因而增加了表面积。
同样，如图5B所示，虚拟式单端差分转换电路71由放大器72、反馈电阻73、放大器74、反馈电阻75、电容76以及放大器77组成。
虚拟式单端差分转换电路71被配置成使得等效于主通路(main path)的虚拟电路由放大器74和反馈电阻75来配置，并且从虚拟电路产生参考电势Vb。
然而，在单端差分转换电路71中，由放大器74和反馈电阻75组成的虚拟电路可能不期望地具有高功率损耗以及较大的电路面积，并且用作噪声抑制滤波器的电容76也可能不期望地具有较大面积。
因此，现有技术中的电流电压转换电路具有电路面积增加的缺点。因此需求提供高数据率传输同时避免电路面积的增加。
图6是示出根据本公开的第一实施方式的电流电压转换电路32的配置的方框图。
如图6所示，电流电压转换电路32由放大器101-1和101-2、反馈放大器101-3、放大器101-4以及反馈电阻102-1和102-2组成。放大器101-1和101-2、反馈放大器101-3以及放大器101-4以预定增益放大输入的信号，并且反馈电阻102-1和102-2是用于提供预定电阻值的无源元件。
在电流电压转换电路32中，放大器101-1的输入端子被连接至光接收元件31(图1)的用于输入电流信号Iin的端子。放大器101-1的输出端子被连接至反馈电阻102-1的一个端子，并且放大器101-1的输入端子被连接至反馈电阻102-1的另一个端子。节点V1连接至放大器101-2的输入端子，放大器101-1的输出端子以及反馈电阻102-1的一个端子连接至节点V1。
同样，放大器101-2的输出端子被连接至反馈放大器101-3的输入端子，并且反馈放大器101-3的输出端子被连接至节点V1。节点V2(放大器101-2的输出端子以及反馈放大器101-3的输入端子连接至其)被连接至放大器101-4的输入端子，放大器101-4的输出端子被连接至反馈电阻102-2的一个端子，并且反馈电阻102-2的另一个端子被连接至节点V2。
因此，电流电压转换电路32具有以下电路配置：仅放大器101-2和反馈放大器101-3连接至在放大器101-1和反馈电阻102-1的后半部分的节点V1，并且放大器101-4和反馈电阻102-2连接至在放大器101-2和反馈放大器101-3的后半部分的节点V2。
在具有上述电路配置的电流电压转换电路32中，根据从由放大器101-2和反馈电阻102-2组成的电路的节点V2处观察的输入阻抗Zz的第一部分放大器101-1的转移阻抗ZT1(＝V1/Iin)的频率特性在图7A中示出。
图7A示出了当输入阻抗Zz具有多个不同的值时的转移阻抗ZT1的频率特性。垂直轴表示转移阻抗ZT1[dBohm]，并且水平轴表示频率[Hz]。
如图7A所示，在电流电压转换电路32中，由于输入阻抗Zz和反馈放大器101-3的影响，在高频率处的转移阻抗ZT1被放大，并且即使当输入阻抗Zz较低时，在高频带中的放大量仍然较高。换言之，其示出了电流电压转换电路32可降低由于寄生电容引起的增益的减小。
与上述图4B相似，在通过放大器101-2时的高频带中的电压增益A2的降低在图7B中示出。因此，为了抵消通过放大器101-2时的在高频带中的电压增益A2的降低，预先设置电流电压转换电路32以使得放大器101-1的转移阻抗ZT1在高频带中具有峰值。
通过该设置，在电流电压转换电路32中，在高频带中的转移阻抗ZT2(＝V2/Iin)的频率特性可以如图7C中所示的为平坦的。图7C示出了当输入阻抗Zz具有多个不同的值时的转移阻抗ZT2的频率特性。垂直轴表示转移阻抗ZT2[dBohm]，以及水平轴表示频率[Hz]。
因此，相比在图3中所示的现有的电流电压转换电路51，电流电压转换电路32可在高频带中具有更好的通过(pass)特性。包括具有通过特性的电流电压转换电路32的光接收装置14(图1)能够以高数据速率发送信号。
例如，参照图8A和图8B，比较了具有相同晶体管尺寸的电流电压转换电路32和51的频率特性。图8A示出了电流电压转换电路32的转移阻抗ZT1，并且图8B示出了现有技术中的电流电压转换电路51的转移阻抗ZT1。
如图8A和图8B所示，电流电压转换电路32的转移阻抗ZT1在高频带中的通过特性比现有技术中的电流电压转换电路51的通过特性更好。
接着，图9是示出根据本公开的第二实施方式的电流电压转换电路32的配置的方框图。
如图9所示，电流电压转换电路32被配置为具有放大器101-1和101-2、反馈放大器101-3、放大器101-4，用于产生反转相位信号的放大器101-5、放大器101-6以及反馈电阻102-1至102-3。
在电流电压转换电路32中，放大器101-1的输入端子被连接至光接收元件31(图1)的端子以输入电流信号Iin。放大器101-1的输出端子被连接至反馈电阻102-1的一个端子，并且放大器101-1的输入端子被连接至反馈电阻102-1的另一个端子。节点V1(放大器101-1的输出端子以及反馈电阻102-1的一个端子连接至其)连接至放大器101-2的输入端子。
同样，放大器101-2的输出端子连接至反馈放大器101-3的输入端子，并且放大器103-1的输出端子连接至节点V1。节点V2(放大器101-2的输出端子以及反馈放大器101-3的输入端子连接至其)连接至放大器101-4的输入端子，放大器101-4的输出端子连接至反馈电阻102-2的一个端子，并且反馈电阻102-2的另一个端子连接至节点V2。
节点V2被连接至用于产生反转相位信号的放大器101-5的输入端子，并且用于产生反转相位信号的放大器101-5的输出端子连接至放大器101-6的输入端子。放大器101-6的输出端子连接至反馈电阻102-3的一个端子，并且反馈电阻102-3的另一个端子连接至节点V3，用于产生反转相位信号的放大器101-5的输出端子以及放大器101-6的输入端子连接至节点V3。
在电流电压转换电路32中，仅放大器101-2和反馈放大器101-3连接至在放大器101-1和反馈电阻102-1的后半部分处的节点V1，并且放大器101-4和反馈电阻102-2连接至在放大器101-2和反馈放大器101-3的后半部分处的节点V2。用于产生反转相位信号的放大器101-5连接至节点V2。放大器101-6和反馈电阻102-3连接至在用于产生反转相位信号的放大器101-5的后半部分处的节点V3。
图10A示出了电流电压转换电路32A中的用于产生反转相位信号的放大器101-5以及放大器101-6的等效电路。
如图10A所示，用于产生反转相位信号的放大器101-5被配置为具有P型MOS晶体管111和N型MOS晶体管112的组合，并且放大器101-6包括P型MOS晶体管113和N型MOS晶体管114的组合。如图10B所示，节点V2的电位、节点V3的电位、节点Von的电位以及节点Vop的电位通过反馈电阻102-2的自偏压(self-bias)来确定。以这种方式，电流电压转换电路32A不需要低通滤波器和虚拟电路。
通过控制反馈电阻102-3，匹配反馈电阻102-2和反馈电阻102-3的增益，并且匹配放大器101-4和放大器101-6的增益，由此将用于产生反转相位信号的放大器101-5的增益设置成1倍(single fold)。以这种方式，可匹配正(positve)信号Vop(＝Von/V2)的增益以及负(negative)信号Von(＝Vop/V2)的增益。
以这种方式，电流电压转换电路32A不需要如参照图5所述的低通滤波器(诸如单端差分转换电路61)和虚拟电路(单端差分转换电路71)。因此，电流电压转换电路32A能够利用具有较小面积的电路配置在高频带中具有良好的通过特性。
随后，图11示出了根据本公开的第三实施方式的电流电压转换电路32的配置。
如图11所示，电流电压转换电路32B由放大器101-1和101-2、反馈放大器101-3、放大器101-4、用于产生反转相位信号的放大器101-5、放大器101-6、反馈放大器101-7以及反馈电阻102-1至102-3来配置。换言之，电流电压转换电路32B具有其中将反馈放大器101-7添加到图9中所示的电流电压转换电路32A的配置。关于与图9中所示的电流电压转换电路32A相同的配置，将省略详细描述。
在电流电压转换电路32B中，反馈放大器101-7的输入端子连接至节点V3，并且反馈放大器101-7的输出端子被连接至节点V2。
同样在具有上述配置的电流电压转换电路32B中，高频中增益的减少可以通过与电流电压转换电路32A相似地包括第一部分中的放大器52-1以及反馈电阻53-1的电路的转移阻抗ZT1的频率特性来抑制，从而提供在高频带中的良好通过特性。
图12是示出根据本公开的第四实施方式的电流电压转换电路32的配置的方框图。
如图12所示，电流电压转换电路32C由放大器101-1和101-2、反馈放大器101-3、放大器101-4、用于产生反转相位信号的放大器101-5、放大器101-6、反馈电阻102-1至102-3以及增益控制单元121配置成。换言之，电流电压转换电路32C具有将增益控制单元121添加到图9中所示的电流电压转换电路32A的配置。关于与图9中所示的电流电压转换电路32A相同的配置，将省略详细描述。
增益控制单元121能够通过调整反馈放大器101-3的特性(例如，跨导Gm和输出电导Gds)来控制放大器101-1的转移阻抗ZT1的高频增益的增加量。当通过按照由过程和温度的改变所引起的放大器101-1的转移阻抗ZT1的频率特性的变化来控制反馈放大器101-3的特性时，放大器101-1的转移阻抗ZT1的频率特性可以是平坦的。
图13A示出了根据反馈放大器101-3特性的设置的反馈放大器101-3的频率特性。图13B示出了由过程变动(process variation)产生的放大器101-1的转移阻抗ZT1的改变。
在电流电压转换电路32C中，增益控制单元121控制反馈放大器101-3的特性，从而纠正放大器101-1的转移阻抗ZT1的变化。例如，即使在图13B中示出了放大器101-1的转移阻抗ZT1，在图13C中示出的频率特性可通过控制反馈放大器101-3的特性来提供。
参照图14A和图14B，将描述控制反馈放大器101-3的特性的方法。
例如，如图14A和图14B所示，在图12中所示的反馈放大器101-3和增益控制单元121可通过其中X个数量的变频器(inverter)131-1至131-X并联连接的配置来实现。在这种情况下，在变频器131-1至131-X中，开关MOS晶体管134-1至134-X被添加到P型MOS晶体管132-1至132-X的源极，并且开关MOS晶体管135-1至135-X被添加到N型MOS晶体管133-1至133-X的源极。当通过开关MOS晶体管134-1至134-X以及开关MOS晶体管135-1至135-X来改变并联使用的变频器131-1至131-X的行数时，可控制反馈放大器101-3的特性。
接着，图15A和图15B分别示出了在包括第一部分放大器101-1和反馈电阻102-1的电路中的增益控制的变动。
图15A示出了通常使用的配置。放大器101-1由N型MOS晶体管141-1和141-2以及电阻142-1和142-2组成。在图15B所示的配置中，放大器101-1由N型MOS晶体管151-1至151-4、电阻152以及电感器153组成。
图16示出了包括电流电压转换电路32的模块的配置的实施方式。
如图16所示，模块161由光接收元件31、电流电压转换电路32以及调节器(regulator)164-1和164-2构成。在图16中，第一部分电路是跨阻放大器162，并且后半部分电路是驱动放大器(driver amplifier)163。
在具有这种配置的模块161中，调节器164-1将电力供应至跨阻放大器162，并且调节器164-2将电力供应至驱动放大器163。换言之，单独的电源分别将电力供应至跨阻放大器162和驱动放大器163。
因此，因为跨阻放大器162是灵敏电路，所以调节器164-1必须将理想的电力供应至跨阻放大器162。因此，通过分开至用于将电力供应至跨阻放大器162的调节器164-1以及用于将电力供应至激励放大器163的调节器164-2的电源，防止了驱动放大器163的噪声围绕在跨阻放大器162附近。
接着，参照图17，将描述包括多个电流电压转换电路32的光通信芯片的配置实施方式。
如图17所示，光通信芯片201被配置为具有光传输模块202和光接收模块203。例如，光通信芯片201安装到包括光传输装置12和光接收装置14两者的功能的光通信装置上。换言之，光通信芯片201可如同光传输装置12一样发送光信号，并且经由光传输路径13如同光接收装置14一样接收光信号。
在光通信芯片201中，光传输模块202具有多个传输单元211，并且光接收模块203具有多个接收单元212。例如，在图17中所示的配置实施方式中，光传输模块202包括以m×n矩阵形式布置在单个平面上的传输单元211(1,1)至211(n,m)。类似地，光接收模块203包括以m×n形式布置在平面上的接收单元212(1,1)至212(n,m)，其中，m和n是任意整数。
在光通信芯片201中，光传输模块202的每个传输单元211连接至用于光通信的光源213，并且光接收模块203的每个接收单元212连接至光接收元件214。
因此，包括在一个光传输芯片201的光传输模块202中的多个传输单元211可将来自用于光通信的光源213的光信号发送至包括在另一个光传输芯片201的光接收模块203中的多个接收单元212。包括在一个光传输芯片201的光接收模块203中的多个接收单元212可通过光接收元件214接收从包括在另一个光传输芯片201的光传输模块202中的多个传输单元211发送的光信号。
传输单元211被配置为具有电阻221-1和电阻221-2、输入缓冲器222、预驱动器(predriver)223、激光二极管驱动器(LDD)电路224、数模转换器(DAC)电路225、自动功率控制(APC)电路226以及激光二极管监控电路227。
电阻221-1和221-2连接在GND与两个信号线之间，两个信号线输入从信号处理电路(未示出)供应的差分信号。输入缓冲器222临时地保持从信号处理电路(未示出)供应的差分信号，补偿在预定的高频范围中的损耗，并且确保预定的数据脉冲宽度。
预驱动器223将从输入缓冲器222供应的差分信号放大至预定电压，并且将单端电压信号供应到LDD电路224。LDD电路224将从预驱动器223供应的单端电压信号转换成单端电流信号，并且将单端电流信号供应至用于光通信的光源213。DAC电路225将从APC电路226输出的数字控制信号转换成模拟控制信号，并且将模拟控制信号供应至LDD电路224。
APC电路226输出用于控制从LDD电路224输出的电流信号的功率的控制信号，从而从用于光通信的光源213输出具有预定强度的光信号。激光二极管监控电路227监控用于光通信的光源213。一旦在用于光通信的光源213中检测到异常，从LDD电路224到用于光通信的光源213的电流信号的输出停止。
接收单元212被配置为具有接收信号强度指示器(RSSI)231、跨阻放大器232、限幅放大器233以及输出缓冲器234。
RSSI 231测量从光接收元件214供应至跨阻放大器232的单端电流信号的强度。
跨阻放大器232除去从光接收元件214供应的单端电流信号的DC分量，将单端电流信号转换成差分信号并且输出差分信号。换言之，跨阻放大器232利用上述相应的电流电压转换电路32。
限幅放大器233将从跨阻放大器232输出的差分信号放大至预先设置的电平，并且输出放大的差分信号。输出缓冲器234临时地保持从限幅放大器233输出的差分信号，并且经由信号线(未示出)将差分信号供应至其中处理接收信号的信号处理电路。
以这种方式，光通信芯片201中的多个接收单元212包括上述相应的电流电压电路32(跨阻放大器232)，并且光通信芯片201包括多个电流电压转换电路32。换言之，可在光通信芯片201的多个电流电压转换电路32中并行地执行电流电压转换。因此，在包括光通信芯片201的传输和接收装置以及包括传输和接收装置的光传输系统中，当在光接收模块203中并行接收光信号时，信号可以如上所述的高数据速率传输。同样，因为跨阻放大器232可被制成很小，所以光通信芯片201可被制成很小。光传输模块202和光接收模块203可独立于光通信芯片201。光接收装置14(图1)可包括光接收模块203。
此外，在光通信芯片201中，可减小功耗，从而抑制在光通信芯片201中的热产生。这样，在光通信芯片201中，可避免光源的电压降，并且抑制热对光通信的影响。在光通信芯片201中，可减小相邻传输单元211之间的串扰以及相邻接收单元212之间的串扰，由此可以更低的噪声执行通信。
本公开可具有以下配置。
(1)一种电流电压转换电路，包括：
第一信号放大器至第四信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第一电阻无源元件和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，
第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，
第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子连接至第一信号放大器的输入端子，
第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，
第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，
第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且
第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
(2)根据上述(1)所述的电流电压转换电路，进一步包括：
第五信号放大器和第六信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第三电阻无源元件，用于提供预定的电阻值，
第五信号放大器的输入端子连接至第二连接点，
第六信号放大器的输入端子连接至第五信号放大器的输出端子，并且
第三电阻无源元件的一个端子连接至第六信号放大器的输出端子，并且第三电阻无源元件的另一个端子连接至第三连接点，第五信号放大器的输出端子和第六信号放大器的输入端子连接至第三连接点。
(3)根据上述(2)所述的电流电压转换电路，进一步包括：
第七信号放大器，用于以预定增益放大输入信号，
第七信号放大器的输入端子连接至第三连接点，并且第七信号
放大器的输出端子连接至第二连接点。
(4)根据上述(1)至(3)中任一项所述的电流电压转换电路，进一步包括：
控制单元，用于控制第三信号放大器的增益。
(5)一种光接收装置，包括：
光接收元件，用于接收要被光/电转换的光信号，并且输出对应于光信号的电流信号，以及
电流电压转换电路，用于将从光接收元件输出的电流信号转换成电压信号，
电流电压转换电路，包括：
第一信号放大器至第四信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第一电阻无源元件和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，
第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，
第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子连接至第一信号放大器的输入端子，
第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，
第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，
第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且
第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
(6)根据上述(5)所述的光接收装置，其中，
布置多个电流电压转换电路，并且能够在各个电流电压转换电路中并行地执行电流电压转换。
(7)一种光传输系统，包括：
光传输装置，包括：电流电压转换电路，用于将光传输的信号转换成电流信号；以及用于光通信的光源，用于将在电流电压转换电路中转换的电流信号转换成光信号，以及
光接收装置，包括：光接收元件，用于经由光传输路径接收要被光/电转换的光信号，并且输出对应于光信号的电流信号；以及电流电压转换电路，用于将从光接收元件输出的电流信号转换成电压信号，
电流电压转换电路，包括：
第一信号放大器至第四信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第一电阻无源元件和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，
第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，
第一电阻无源元件的一个端子连接至第一信号放大器的输出端子，并且第一电阻无源元件的另一个端子连接至第一信号放大器的输入端子，
第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，第一信号放大器的输出端子和第一电阻无源元件的一个端子连接至第一连接点，
第三信号放大器的输入端子连接至第二信号放大器的输出端子，并且第三信号放大器的输出端子连接至第一连接点，
第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，第二信号放大器的输出端子和第三信号放大器的一个端子连接至第二连接点，并且
第二电阻无源元件的一个端子连接至第四信号放大器的输出端子，并且第二电阻无源元件的另一个端子连接至第二连接点。
(8)根据上述(7)所述的光传输系统，其中，
在光接收装置中布置多个电流电压转换电路，并且能够在各个电流电压转换电路中并行地执行电流电压转换。
本领域中的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可出现各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在所附权利要求及其等价物的范围内。

Claims (9)

1.一种电流电压转换电路，包括：
第一信号放大器至第五信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第一电阻无源元件和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，
所述第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，
所述第一电阻无源元件的一个端子连接至所述第一信号放大器的输出端子，并且所述第一电阻无源元件的另一个端子连接至所述第一信号放大器的所述输入端子，
所述第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，所述第一信号放大器的所述输出端子和所述第一电阻无源元件的一个端子连接至所述第一连接点，
所述第三信号放大器的输入端子连接至所述第二信号放大器的输出端子，并且所述第三信号放大器的输出端子连接至所述第一连接点，
所述第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，所述第二信号放大器的所述输出端子和所述第三信号放大器的输入端子连接至所述第二连接点，
所述第二电阻无源元件的一个端子连接至所述第四信号放大器的输出端子，并且所述第二电阻无源元件的另一个端子连接至所述第二连接点，并且
所述第五信号放大器的输入端子连接至所述第二连接点。
2.根据权利要求1所述的电流电压转换电路，进一步包括：
第六信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第三电阻无源元件，用于提供预定的电阻值，
所述第六信号放大器的输入端子连接至所述第五信号放大器的输出端子，并且
所述第三电阻无源元件的一个端子连接至所述第六信号放大器的输出端子，并且所述第三电阻无源元件的另一个端子连接至第三连接点，所述第五信号放大器的输出端子和所述第六信号放大器的输入端子连接至所述第三连接点。
3.根据权利要求2所述的电流电压转换电路，进一步包括：
第七信号放大器，用于以预定增益放大输入信号，
所述第七信号放大器的输入端子连接至所述第三连接点，并且所述第七信号放大器的输出端子连接至所述第二连接点。
4.根据权利要求2所述的电流电压转换电路，进一步包括：
控制单元，用于控制所述第三信号放大器的增益。
5.一种光接收装置，包括：
光接收元件，用于接收将要被光/电转换的光信号，并且输出对应于所述光信号的电流信号，以及
电流电压转换电路，用于将从所述光接收元件输出的电流信号转换成电压信号，
所述电流电压转换电路，包括：
第一信号放大器至第五信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第一电阻无源元件和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，
所述第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，
所述第一电阻无源元件的一个端子连接至所述第一信号放大器的输出端子，并且所述第一电阻无源元件的另一个端子连接至所述第一信号放大器的所述输入端子，
所述第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，所述第一信号放大器的所述输出端子和所述第一电阻无源元件的一个端子连接至所述第一连接点，
所述第三信号放大器的输入端子连接至所述第二信号放大器的输出端子，并且所述第三信号放大器的输出端子连接至所述第一连接点，
所述第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，所述第二信号放大器的所述输出端子和所述第三信号放大器的输入端子连接至所述第二连接点，
所述第二电阻无源元件的一个端子连接至所述第四信号放大器的输出端子，并且所述第二电阻无源元件的另一个端子连接至所述第二连接点，并且
所述第五信号放大器的输入端子连接至所述第二连接点。
6.根据权利要求5所述的光接收装置，其中
布置多个所述电流电压转换电路，并且能够在各个所述电流电压转换电路中并行地执行所述电流电压转换。
7.根据权利要求5所述的光接收装置，其中，所述电流电压转换电路进一步包括用于控制所述第三信号放大器的增益的控制单元。
8.一种光传输系统，包括：
光传输装置，包括：电压电流转换电路，用于将光传输的信号转换成电流信号；以及用于光通信的光源，用于将在所述电压电流转换电路中转换的所述电流信号转换成光信号，以及
光接收装置，包括：光接收元件，用于经由光传输路径接收要被光/电转换的光信号并且输出对应于所述光信号的电流信号；以及电流电压转换电路，用于将从所述光接收元件输出的电流信号转换成电压信号，
所述电流电压转换电路，包括：
第一信号放大器至第五信号放大器，用于以预定增益放大输入信号；以及
第一电阻无源元件和第二电阻无源元件，用于提供预定电阻值，
所述第一信号放大器的输入端子连接至用于输入电流信号的端子，
所述第一电阻无源元件的一个端子连接至所述第一信号放大器的输出端子，并且所述第一电阻无源元件的另一个端子连接至所述第一信号放大器的所述输入端子，
所述第二信号放大器的输入端子连接至第一连接点，所述第一信号放大器的所述输出端子和所述第一电阻无源元件的一个端子连接至所述第一连接点，
所述第三信号放大器的输入端子连接至所述第二信号放大器的输出端子，并且所述第三信号放大器的输出端子连接至所述第一连接点，
所述第四信号放大器的输入端子连接至第二连接点，所述第二信号放大器的所述输出端子和所述第三信号放大器的输入端子连接至所述第二连接点，
所述第二电阻无源元件的一个端子连接至所述第四信号放大器的输出端子，并且所述第二电阻无源元件的另一个端子连接至所述第二连接点，并且
所述第五信号放大器的输入端子连接至所述第二连接点。
9.根据权利要求8所述的光传输系统，其中
在所述光接收装置中布置多个所述电流电压转换电路，并且在各个所述电流电压转换电路中能够并行地执行所述电流电压转换。
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