CN106656057A - 一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法,其传感放大电路包括光检测模块和放大器集成电路，所述光检测模块包括光电二极管、光检测模块的输出引脚和第一环路天线，其中光检测模块的输出引脚的数量为两个，且光电二极管分别与两个光检测模块的输出引脚连接，所述放大器集成电路包括放大器集成电路的输入引脚、电容、晶体管、第二环路天线和放大器输出引脚，其中放大器集成电路的输入引脚的数量为两个，且放大器集成电路的输入引脚与光检测模块的输出引脚相对应，光检测模块的输出引脚与放大器集成电路的输入引脚之间连接有两条交叉设置的键合线。本发明设计合理，有效地抑制电磁干扰，且不会增加硬件成本和体积。

Description

一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法

技术领域

本发明涉及电磁信号干扰技术领域，尤其涉及一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法。

背景技术

光接收机模块通过业界所熟知的光纤，接收高速(GHz)的光数据传输信号。在这些光接收机模块中通常有一个光探测器将耦合出的电信号传输给放大电路，过程是：光纤将光信号找到光探测器上，接着光探测器响应产生光电流，并且放大电路放大这些电流信号。

在接收传感器的应用中，通常要面临传感信号的电磁干扰问题。这种电磁干扰问题是由于传感器所产生的信号，传感器放大的信号，以及电路上的信号，这些信号幅度相差太大所导致。例如，通常光电二极管所产生在微安到毫安之间的的光电流。然而，跨阻放大器或者其他转换电路将光电二极管的信号转换成幅度在0.25-5V甚至更大的电压信号。这个电压信号端接50-Ohm电阻，在非常接近光电二极管的地方产生5-100mA的环流。这个环流产生一个非常大的干扰信号。因此，这个干扰信号必须得到减小。如图1所示为目前现有技术上，光电二极管以及对应的放大电路的布局，这种布局就具有之前所描述的电磁干扰。

图1为一个光电二极管连接到一个放大器集成电路的原理图。图1所示的光探测器由光电二极管以及两个光探测器输出引脚组成。光电二极管连接到光探测器输出引脚，因此当光电二极管收到光激励所产生的的电流流到了这些输出引脚上。

放大器集成电路通过连接光探测器模块输出引脚以及放大器集成电路的输入引脚的键合线响应光探测器模块。在图1所示的例子中，信号输入到的放大器集成电路由一个晶体管和一个电容表示。放大器集成电路通过放大器输出引脚将结果输出给后级电路。放大器集成电路所包含的放大器可以认为是所属技术领域中的一种。其中的一种应用，可以利用跨阻放大器将光检测器提供的光电流信号转换成方便被后级电路处理的电信号。

如图2所示为当前现有技术中，一种包含图1电路原理图的光电二极管-放大器电路的布局框图。在图2中，光探测器模块包含一个光电二极管，该光电二极管连接相连光检测模块输出引脚以及放大器集成电路输入引脚的键合线。

图3所示为当前现有技术中，一种光电二极管-放大器连接电路的仿真三维视角。在图3中，光探测器模块包含一个光电二极管，该光电二极管连接相连光检测模块输出引脚以及放大器集成电路输入引脚的键合线。放大器集成电路可以是所属技术领域中的一种结构，例如之前图1所描述的结构。

虽然现有技术中，如图1-3所示的光电二极管-放大器连接电路中，能够有效地将光电二极管产生的光电流传输到放大器集成电路中。但是这样处理并不是最佳，因为这些电路对放大器输出信号，以及系统所包含的光检测器模块和放大器集成电路所产生的的其他信号的干扰非常的敏感。对干扰信号的敏感程度可以通过之前的图1看出来。当光检测模块通过两条并行的键合线连接到放大器集成电路时，将形成一个高Q的RF环路，如同一个接收天线。这个环路在图1中的虚线所示。这个环路天线对放大器集成电路的输出到输入耦合，以及引起整个系统的信号失真和器件不稳定的干扰，非常的敏感。换句话说，由放大器输出或者系统中信号经过环路天线器件引起的电磁场的改变，将产生一个干扰光电流的环路电流，这个干扰电流由管检测模块产生，并将导致系统失真和不稳定。

之前有研究致力于减小如图1所示的高Q RF环路的干扰敏感效应。其中的一种方式如图4所示。图4是一个连接到放大器集成电路的三端光检测模块电路原理图。图4的光检测模块有3短光电二极管以及3个光检测模块输出引脚组成。

放大器集成电路通过连接光检测模块输出引脚以及放大器集成电路的输入引脚的键合线，响应光检测模块。在图4的例子中，放大器集成电路由一个晶体管和一个电容，由于在光电二极管-放大器电路的连接中，通过引入两对方向相反的环路来减小输出到输入、以及系统中其他干扰的影响，因此图4的结构要优于图1。这两个环路由3端光电二极管，键合线，以及放大器集成电路组成。这两个环路类似两个图1中的环路组成。然而，由于这两个环路干扰效应的相互抵消，在实验上这两个环路的干扰抑制效果要好于图1所示的电路。更具体地说，由于其中一个环路靠近，并且几乎相似于另外一个环路，因此一个环路所产生的的电磁场改变将被另外一个环路所抵消。这种结构天然具有的特点是，其中一个环路所产生的的电磁场的改变，与另外一个环路所产生的的改变在幅度上接近一致，但是方向相反。由于两个干扰电流的相互抵消，因此只有光电二极管所产生的信号电流传输到放大器集成电路中。

虽然在对内部和外部的干扰上，图4的结构要优于图1，但是其在成本上缺乏优势。图4的电路需要成本更高的3端光电二极管，并且需要额外的输入和输出引脚，以及额外的键合线。除此以外，图4的结构相比图1需要额外的空间成本。在一个系统成本和空间都控制得非常严格的环境下，图4的方案是无法接受的。

因此，目前需要一种能够改善电磁干扰问题，同时又避免增加成本和引脚数量的解决方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，包括光检测模块和放大器集成电路，所述光检测模块包括光电二极管、光检测模块的输出引脚和第一环路天线，其中光检测模块的输出引脚的数量为两个，且光电二极管分别与两个光检测模块的输出引脚连接，所述放大器集成电路包括放大器集成电路的输入引脚、电容、晶体管、第二环路天线和放大器输出引脚，其中放大器集成电路的输入引脚的数量为两个，且放大器集成电路的输入引脚与光检测模块的输出引脚相对应，光检测模块的输出引脚与放大器集成电路的输入引脚之间连接有两条键合线，且两条键合线相互交叉设置，其中一个放大器集成电路的输入引脚与电容的一端连接，电容的另一端与晶体管的发射极连接，晶体管的基极与另一个放大器集成电路的输入引脚连接，放大器输出引脚与后级电路连接。

优选的，所述光检测模块为光探测器。

优选的，所述第一环路天线和第二环路天线的相位相反。

优选的，所述键合线之间设有绝缘层，且绝缘层为二氧化硅、聚四氟乙烯、玻璃、滑石、塑料或玻璃纤维制成。

一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路的制造方法，包括以下步骤：

S1：先放置光传感器，在光传感器的旁边放置放大器，且光传感器与放大器相互对齐；

S2：将光传感器的上输入口连接到放大器的下输入口；

S3：将光传感器的下输入口连接到放大器的上输入口，并且两条键合线交叉设置。

本发明中，所述一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路采用交叉键合线的结构，利用环路天线和环路天线改变电磁场，进而引起光电放大器电流的改变，配合交叉式的键合线所导致环路方向相反，使得这两个干扰电流相互抵消，有效地抑制电磁干扰，且不会增加硬件成本和体积，减小反馈以及输出到输入的影响，效果显著，本发明设计布局合理，使用方便，有效地抑制电磁干扰，且不会增加硬件成本和体积。

附图说明

图1为现有技术中光检测模块和放大器集成电路的连接电路原理图；

图2为现有技术中光电二极管-放大器电路连接的布局图；

图3为现有技术中光电二极管-放大器电路连接的仿真三维视图；

图4为现有技术中三端光电检测模块连接放大器集成电路的电路原理图；

图5为本发明提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法中实施例一的采用交叉键合线的光电检测模块与放大器集成电路的连接原理图；

图6为本发明提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法中实施例一的采用交叉键合线结构电路对应的布局框图；

图7为本发明提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法中实施例一的用来抑制干扰的交叉键合线结构电路所对应的三维软件仿真视图；

图8为本发明提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法中实施例二的通过交叉键合线连接的三端光检测模块和放大器集成电路的电路原理图；

图9为本发明提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法的产生传感放大信号干扰抑制的方法；

图10为本发明提出的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路及其制造方法的制造具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路的方法流程图。

图中：510光检测模块、520光电二极管、530光检测模块的输出引脚、540键合线、550放大器集成电路、560放大器集成电路的输入引脚、565电容、570晶体管、580放大器输出引脚、590第一环路天线、595第二环路天线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图5、6、7、9、10，一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，包括光检测模块510和放大器集成电路550，光检测模块510包括光电二极管520、光检测模块的输出引脚530和第一环路天线590，其中光检测模块的输出引脚530的数量为两个，且光电二极管520分别与两个光检测模块的输出引脚530连接，放大器集成电路550包括放大器集成电路的输入引脚560、电容565、晶体管570、第二环路天线595和放大器输出引脚580，其中放大器集成电路的输入引脚560的数量为两个，且放大器集成电路的输入引脚560与光检测模块的输出引脚530相对应，光检测模块的输出引脚530与放大器集成电路的输入引脚560之间连接有两条键合线540，且两条键合线540相互交叉设置，其中一个放大器集成电路的输入引脚560与电容565的一端连接，电容565的另一端与晶体管570的发射极连接，晶体管570的基极与另一个放大器集成电路的输入引脚560连接，放大器输出引脚580与后级电路连接。

一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路的制造方法，包括以下步骤：

S1：先放置光传感器，在光传感器的旁边放置放大器，且光传感器与放大器相互对齐；

S2：将光传感器的上输入口连接到放大器的下输入口；

S3：将光传感器的下输入口连接到放大器的上输入口，并且两条键合线交叉设置。

本发明中，光检测模块510为光探测器，第一环路天线590和第二环路天线595的相位相反，键合线540之间设有绝缘层，且绝缘层为二氧化硅、聚四氟乙烯、玻璃、滑石、塑料或玻璃纤维制成；当光检测模块510通过两个交叉键合线540连接到放大器集成电路550中时，类似于接收天线的两个高Q RF环路建立。这两个环路天线590和595将改变电磁场，因此将引起光电放大器电流的改变。由于位置很接近，这两个环路天线所引起的光电二极管-放大器电路电流的改变，在幅度上接近相等。并且，由于交叉键合线所导致环路方向相反，天然上这两个环路天线所引起的光电二极管-放大器电路电流的改变方向相反。这两个干扰电流相互抵消，因此改善了电磁干扰，在光电二极管-放大电路中只有光电二极管所产生的电流进行放大；本发明采用交叉键合线的结构，利用环路天线590和环路天线595改变电磁场，进而引起光电放大器电流的改变，配合交叉式的键合线所导致环路方向相反，使得这两个干扰电流相互抵消，有效地抑制电磁干扰，且不会增加硬件成本和体积，减小反馈以及输出到输入的影响，效果显著，本发明设计布局合理，使用方便，有效地抑制电磁干扰，且不会增加硬件成本和体积。

实施例二

参照图8，一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，包括光检测模块510和放大器集成电路550，光检测模块510包括三端光电二极管520、三端的光检测模块的输出引脚530和第一环路天线590，其中三端光电二极管520与三端的光检测模块的输出引脚530连接，放大器集成电路550包括放大器集成电路的输入引脚560、电容565、晶体管570、第二环路天线595和放大器输出引脚580，其中放大器集成电路的输入引脚560的数量为三个，且放大器集成电路的输入引脚560与光检测模块的输出引脚530相对应，其中两个光检测模块的输出引脚530与其中对应设置的两个放大器集成电路的输入引脚560之间连接有两条键合线540，且两条键合线540相互交叉设置，其中一个放大器集成电路的输入引脚560与电容565的一端连接，电容565的另一端与晶体管570的发射极连接，晶体管570的基极与另一个放大器集成电路的输入引脚560连接，放大器输出引脚580与后级电路连接。

一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路的制造方法，包括以下步骤：

S1：先放置光传感器，在光传感器的旁边放置放大器，且光传感器与放大器相互对齐；

S2：将光传感器的上输入口连接到放大器的下输入口；

S3：将光传感器的下输入口连接到放大器的上输入口，并且两条键合线交叉设置。

本发明中，光检测模块510为光探测器，第一环路天线590和第二环路天线595的相位相反，键合线540之间设有绝缘层，且绝缘层为二氧化硅、聚四氟乙烯、玻璃、滑石、塑料或玻璃纤维制成；交叉键合线同样可以用在三端光电二极管520结构中，用以产生类似图4的两个位置相近，方向相反的等效环路590和595。因此同样可以用来降低电磁干扰。如图8所示，由于交叉键合线只产生两个方向相反的环路，不需要第三条键合线，因此也不需要使用放大器电路的第三个输入引脚560。所以在电路设计中，放大器电路的第三个输入引脚560可以去掉，从而减少引脚数目以及硬件成本。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，包括光检测模块(510)和放大器集成电路(550)，其特征在于，所述光检测模块(510)包括光电二极管(520)、光检测模块的输出引脚(530)和第一环路天线(590)，其中光检测模块的输出引脚(530)的数量为两个，且光电二极管(520)分别与两个光检测模块的输出引脚(530)连接，所述放大器集成电路(550)包括放大器集成电路的输入引脚(560)、电容(565)、晶体管(570)、第二环路天线(595)和放大器输出引脚(580)，其中放大器集成电路的输入引脚(560)的数量为两个，且放大器集成电路的输入引脚(560)与光检测模块的输出引脚(530)相对应，光检测模块的输出引脚(530)与放大器集成电路的输入引脚(560)之间连接有两条键合线(540)，且两条键合线(540)相互交叉设置，其中一个放大器集成电路的输入引脚(560)与电容(565)的一端连接，电容(565)的另一端与晶体管(570)的发射极连接，晶体管(570)的基极与另一个放大器集成电路的输入引脚(560)连接，放大器输出引脚(580)与后级电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，其特征在于，所述光检测模块(510)为光探测器。

3.根据权利要求1所述的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，其特征在于，所述第一环路天线(590)和第二环路天线(595)的相位相反。

4.根据权利要求1所述的一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路，其特征在于，所述键合线(540)之间设有绝缘层，且绝缘层为二氧化硅、聚四氟乙烯、玻璃、滑石、塑料或玻璃纤维制成。

5.一种具有电磁干扰抑制能力的传感放大电路的制造方法，包括以下步骤：

S1：先放置光传感器，在光传感器的旁边放置放大器，且光传感器与放大器相互对齐；

S2：将光传感器的上输入口连接到放大器的下输入口；

S3：将光传感器的下输入口连接到放大器的上输入口，并且两条键合线交叉设置。