CN204031080U - 前置放大器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种前置放大器，包括：跨阻放大器TIA、耦合电容和限幅放大器LA，所述LA包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器和自保持电路；所述TIA将所述电流信号转换成第一电压信号和第二电压信号；所述LA对所述第一电压信号和所述第二电压信号进行放大；所述自保持电路在判断经所述耦合电容耦合后的所述第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于预设电平后，将所述第二差分放大器的输出信号作为反馈输入给所述第二差分放大器的输入端。本实用新型提供的前置放大器可以处理输入信号在连续周期内是连0或连1的情况，整个电路的工作点不会发生偏移，进而扩展了前置处理器在处理器光互连通信中适用范围。
Description
技术领域
本实用新型涉及光互连技术，尤其涉及一种前置放大器。
背景技术
随着半导体工艺的进步，处理器的计算性能呈指数级增长，但处理器的输入输出(Input/Output，以下简称IO)接口没有增加多少，因此处理器对IO传输速度的需求越来越难以满足。由于光纤传输系统具有高带宽、低损耗、低延迟的特点，如果能在处理器互连系统中(即处理器间互相通信)使用光互连技术将会及大提升处理器IO性能。而处理器之间利用光互连技术进行通信离不开光电探测器(Photo Detector，PD)和前置放大器，即在光传输链路中，发送端处理器发出的电信号以光信号的形式在光纤上传输，经光电探测器转换为电信号后，进入前置放大器放大，最后到达接收端处理器，使得接收端处理器对放大后的信号进行相应的处理。
在传统设计中，为了保证入前置放大器能正常工作，对信号码率有一定要求，不能有长周期的0或1。如图1所示的传统光互连系统接收端前置放大器结构，跨阻放大器(Transimpedence Amplifier，以下简称TIA)接收到小电流信号，放大到十几或几十毫伏；之后的限幅放大器(LimitingAmplifier，以下简称LA)进一步放大。在限幅放大器(LA)中一般会有直流反馈模块，用来平衡直流偏移，这个模块一般用阻容滤波的方法来实现，如果传输的信号有连续多个周期的1或0，那会使得电路的工作点会发生偏移，无法正常工作。
故，现有技术中的前置放大器对信号的码率要有一定的要求，其不能处理长1和长0的情况。
实用新型内容
本实用新型提供一种前置放大器，用以解决现有技术中电路的工作点会发生偏移而无法正常工作的问题。
第一方面，本实用新型提供一种前置放大器，包括：跨阻放大器TIA、耦合电容和限幅放大器LA；
所述TIA连接于输入的电流信号，所述TIA的两个输出端分别通过所述耦合电容与所述LA的两个输入端相连接，所述LA对所述TIA输出的所述第一电压信号和所述第二电压信号进行放大，所述LA的两个输出端连接至输出驱动电路；
所述TIA将所述电流信号转换成第一电压信号和第二电压信号，所述第一电压信号和所述第二电压信号为差分信号；
其中，所述LA包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器和自保持电路；
所述第一差分放大器的两个输入端为所述LA的两个输入端；所述第一差分放大器的两个输出端与所述第二差分放大器的两个输入端连接，所述第二差分放大器的两个输出端与所述第三差分放大器的两个输入端连接,所述第三差分放大器的两个输出端为所述LA的两个输出端；所述自保持电路的两个第一输入端与所述第一差分放大器的两个输入端连接，所述自保持电路的两个第二输入端与所述第二差分放大器的两个输出端连接，所述自保持电路的两个输出端与所述第二差分放大器的两个输入端连接；
所述自保持电路在判断经所述耦合电容耦合后的所述第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于预设电平后，将所述第二差分放大器的输出信号作为反馈输入给所述第二差分放大器的输入端。
结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实施方式中，所述第二差分放大器包括第一放大器和第二放大器，所述自保持电路包括第一非门、第二非门、第一异或非门、第二异或非门、第三异或非门、第三非门、第一反馈放大器和第二反馈放大器；
所述第一非门的输出端与所述第一异或非门的第一输入端和所述第二异或非门的第一输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第一异或非门的第二输入端和所述第二异或非门的第二输入端连接，所述第一异或非门的输出端与所述第三异或非门的第一输入端连接，所述第二异或非门的输出端与所述第三异或非门的第二输入端连接，所述第三异或非门的输出端与所述第三非门的输入端连接；所述第三非门的输入端与所述第一反馈放大器的第一端和所述第二反馈放大器的第一端连接，所述第三非门的输出端与所述第一反馈放大器的第二端和所述第二反馈放大器的第二端连接，所述第一反馈放大器的第三端与所述第一放大器的输入端连接，所述第二反馈放大器的第三端与所述第二放大器的输入端连接；所述第一放大器的输入端与所述第一差分放大器的第一输出端连接，所述第二放大器的输入端与所述第一差分放大器的第二输出端连接。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，在第一方面的第二种可能的实施方式中，所述前置放大器还包括：第一差转单电路和第二差转单电路；其中，所述第一差转单电路的两个输入端分别与所述第一差分放大器的第一输出端和所述第一差分放大器的第二输出端连接，所述第二差转单电路的两个输入端分别与所述第一差分放大器的第一输出端和所述第一差分放大器的第二输出端连接，所述第一差转单电路的输出端与所述第一放大器的输入端连接，所述第二差转单电路的输出端与所述第二放大器的输入端连接。
结合第一方面的第二种可能的实施方式，在第一方面的第三种可能的实施方式中，所述自保持电路在判断到经所述耦合电容耦合后的所述第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于所述预设电平时，开启所述第一反馈放大器和所述第二反馈放大器，将所述第二差分放大器的输出信号作为反馈输入给所述第二差分放大器的输入端。
结合第一方面至第一方面的第三种可能的实施方式中的任一项，在第一方面的第四种可能的实施方式中，所述耦合电容包括：第一耦合电容和第二耦合电容；
所述TIA的第一输出端通过所述第一耦合电容与所述第一差分放大器的第一输入端连接，所述TIA的第二输出端通过所述第二耦合电容与所述第一差分放大器的第二输入端连接。
结合第一方面至第一方面的第三种可能的实施方式中的任一项，在第一方面的第五种可能的实施方式中，所述第一差分放大器包括一个或多个差分放大器。
结合第一方面至第一方面的第三种可能的实施方式中的任一项，在第一方面的第六种可能的实施方式中，所述前置放大器还包括：负电容电路，所述负电容电路的第一输入端与所述TIA的第一输出端连接，所述负电容电路的第二输入端与所述TIA的第二输出端连接。
本实用新型提供的前置放大器，通过自保持电路判断TIA放大前的第一电压信号和第二电压信号的电压差小于预设电平之后，自保持电路将LA中的第二差分放大器输出端的信号作为反馈输入给第二差分放大器的输入端，以恢复第二差分放大器的输入端的原始信号，从而保证信号输出有效。本实用新型提供的前置放大器可以处理输入信号在连续周期内是连0或连1的情况，其对输入信号的翻转率或码率并没有要求，整个电路的工作点不会发生偏移，进而扩展了前置处理器在处理器光互连通信中适用范围。
附图说明
图1为本实用新型提供的现有技术的前置放大器的结构示意图；
图2为本实用新型提供的前置放大器实施例一的结构示意图；
图3为本实用新型提供的光电探测器和前置放大器连接关系的结构示意图；
图4为本实用新型提供的前置放大器实施例二的结构示意图；
图5为本实用新型提供的经过电容耦合后差分信号的波形；
图6为本实用新型提供的充电后的差分信号的波形；
图7为图6波形对应的眼图；
图8为本实用新型提供的前置放大器实施例三的结构示意图；
图9为本实用新型提供的前置放大器实施例四的结构示意图；
图10为本实用新型提供的前置放大器实施例五的结构示意图；
图11为本实用新型提供的前置放大器实施例六的结构示意图。
附图标记说明：
10：前置放大器； 11：TIA； 12：LA；
13：耦合电容； 14：自保持电路； 15:第一差分放大器；
16：第二差分放大器； 17：第三差分放大器；
151：第一差分放大器的输入端； 152：第一差分放大器的输出端；
141：自保持电路的第一输入端； 142：自保持电路的第二输入端；
143：自保持电路的输出端； 161：第二差分放大器的输入端；
162：第二差分放大器的输出端； 171：第三差分放大器的输入端；
172：第三差分放大器的输出端；
21：第一放大器； 22：第二放大器； 30：第一非门；
31：第二非门； 32：第一异或非门； 33：第二异或非门；
34：第三异或非门； 35：第三非门； 36：第一反馈放大器；
37：第二反馈放大器； 301：第一非门的输出端；
311：第二非门的输出端； 321：第一异或非门的第一输入端；
322：第一异或非门的输出端； 331：第二异或非门的第一输入端；
332：第二异或非门的输出端； 323：第一异或非门的第二输入端；
333：第二异或非门的第二输入端；
341：第三异或非门的第一输入端；343：第三异或非门的第二输入端；
342：第三异或非门的输出端； 351：第三非门的输入端；
352：第三非门的输出端； 361：第一反馈放大器的第一端；
362：第一反馈放大器的第二端； 363：第一反馈放大器的第三端；
371：第二反馈放大器的第一端； 372：第二反馈放大器的第二端；
373：第二反馈放大器的第三端； 211：第一放大器的输入端；
221：第二放大器的输入端； 40：第一差转单电路；
41：第二差转单电路； 401：第一差转单电路的输入端；
402：第一差转单电路的输出端； 411：第二差转单电路的输入端；
412：第二差转单电路的输出端； 42：第一耦合电容；
43：第二耦合电容； 153:第一差分放大器的第一输入端；
154:第一差分放大器的第二输入端；155：第一差分放大器的第一输出端；
156：第一差分放大器的第二输出端； 45：输出驱动电路；
46：负电容电路； 461：负电容电路的第一输入端；
462：负电容电路的第二输入端； 111：TIA的第一输出端；
112：TIA的第二输出端。
具体实施方式
图2为本实用新型提供的前置放大器实施例一的结果示意图。如图2所示，该前置放大器10包括：TIA11、LA12和耦合电容13；所述LA12包括第一差分放大器15、第二差分放大器16、第三差分放大器17和自保持电路14。
TIA11连接于输入的电流信号，TIA11的两个输出端分别通过所述耦合电容与LA12的两个输入端相连接，LA12对TIA11输出的所述第一电压信号和所述第二电压信号进行放大，LA12的两个输出端连接至输出驱动电路45；第一差分放大器15的两个输入端151为所述LA的两个输入端；第一差分放大器15的两个输出端152与第二差分放大器16的两个输入端161连接，第二差分放大器16的两个输出端162与第三差分放大器17的两个输入端171连接,第三差分放大器17的两个输出端172为LA的两个输出端；自保持电路14的两个第一输入端141与第一差分放大器15的两个输入端151连接，自保持电路14的两个第二输入端142与第二差分放大器16的两个输出端162连接，自保持电路14的两个输出端143与第二差分放大器16的两个输入端161连接。
TIA11将接收到的电流信号转换为第一电压信号和第二电压信号，所述第一电压信号和所述第二电压信号为差分信号；LA12对TIA11输出的所述第一电压信号和所述第二电压信号进行放大；所述自保持电路14在判断经耦合电容13耦合后的所述第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于预设电平后，将第二差分放大器16的输出信号作为反馈输入给第二差分放大器16的输入端161，以恢复第二差分放大器16的输入端161的原始信号。
具体的，光链路上的光电探测器将光信号转换为电流信号之后，发送给前置放大器10中的TIA11，TIA11将该电流信号转换为差分的第一电压信号和第二电压信号，并对第一电压信号和第二电压信号进行小幅度的放大(一般放大到十几或几十毫伏)。第一电压信号和第二电压信号分别经过电容耦合后，输入到第一差分放大器15的输入端151，以使第一差分放大器15对二者再次进行放大。需要说明的是，采用电容耦合的方式，可以保证整个电路有较大的工作范围和高频响应。可选的，上述光电探测器和前置放大器10是分开独立设计的，光电探测器采用金线键合的方式与前置放大器10连接，其封装模型可以参见图3所示。图3所示的电路中所使用的光电探测器采用0.18uM CMOS工艺，其输出电容Cpd为0.5pF，工作输出电流Ipd为50uA；金属连接线上的电感Lw约为1nH。静电保护二极管电容Cesd约为0.2pF，这个静电保护二极管电容是集成在前置放大器10中的。
可选的，上述第一差分放大器可以为一个差分放大器，也可以为多个差分放大器，图4所示的前置放大器中，第一差分放大器包括了多个差分放大器。
上述第一差分放大器15对上述经过电容耦合后的第一电压信号和第二电压信号分别进行放大，放大后的第一电压信号和第二电压信号被输入到后端的第二差分放大器16中进行再次放大。同时，自保持电路14会判断第一差分放大器15放大前的第一电压信号和第二电压信号(即电容耦合后还未进入第一差分放大器15放大的第一电压信号和第二电压信号)之间的电压差是否小于预设阈值，若是，则说明第一电压信号和第二电压信号在连续的周期内没有发生变化，是连续的连0或连1，即直流信号(正常的第一电压信号和第二电压信号应该是对应翻转的，即第一电压信号为0时，第二电压信号为1；或者，第一电压信号为1时，第二电压信号为0)，则前置放大器10中的耦合电容13就要放电。参见图5，图5是经过电容耦合后差分信号的波形，即通过TIA11和电容耦合，将信号放大成差分25mV(即第一电压信号和第二电压信号的电压差)左右。从图5中可以看出，当输入信号连续没有变化时，耦合电容13漏电漏到了中间电平(电平处于中间)，最终输出无效，即接收端的处理器无法辨别该中间电平到底属于高电平还是低电平，从而无法区分出第一电压信号和第二电压信号。
因此，在自保持电路14判断上述第一差分放大器15放大前的第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于预设阈值时，自保持电路14会对LA12的第二差分放大器16进行充电，即将第二差分放大器16的输出信号作为反馈输入给第二差分放大器16的输入端161，以恢复第二差分放大器16的输入端161的原始信号，即使得第二差分放大器16的输入端161的信号恢复成上一时刻的有效状态。需要说明的是，将第二差分放大器16的输入端161的信号恢复成上一时刻的有效状态，在实际恢复时，可能会由于耦合电容13的小部分漏电，第一电压信号和第二电压信号的幅值有所降低，但影响不大，二者的电压差仍然大于阈值。当第一差分放大器15放大前的第一电压信号和第二电压信号再次发生变化时，自保持电路14迅速停止充电，以减小对下一个信号的码间干扰。具体可以参见图6所示，由图6可以看出，充电开启点带来的脉冲，虽然电平仍然会有下降，但信号幅度仍然足够，输出驱动电路45可以正确将信号恢复，保证输出有效；并且在信号发生变化时，电路能够快速响应，对下一比特信号影响很小，图7是信号最终输出眼图，眼高1.19v，眼宽109ps。故，上述前置放大器10可以处理输入信号在连续周期内是连0或连1的情况，其对输入信号的翻转率或码率并没有要求，整个电路的工作点不会发生偏移。
本实用新型提供的前置放大器，通过自保持电路判断TIA放大前的第一电压信号和第二电压信号的电压差小于预设电平之后，自保持电路将LA中的第二差分放大器输出端的信号作为反馈输入给第二差分放大器的输入端，以恢复第二差分放大器的输入端的原始信号，从而保证信号输出有效。本实用新型提供的前置放大器可以处理输入信号在连续周期内是连0或连1的情况，其对输入信号的翻转率或码率并没有要求，整个电路的工作点不会发生偏移，进而扩展了前置处理器在处理器光互连通信中适用范围。
图8为本实用新型提供的前置放大器实施例三的结构示意图。在上述图2所示实施例的基础上，上述第二差分放大器16包括第一放大器21和第二放大器22，所述自保持电路14包括第一非门30、第二非门31、第一异或非门32、第二异或非门33、第三异或非门34、第三非门35、第一反馈放大器36和第二反馈放大器37；第一非门30的输出端301与第一异或非门32的第一输入端321和第二异或非门33的第一输入端331连接，第二非门31的输出端311与第一异或非门32的第二输入端323和第二异或非门33的第二输入端333连接，第一异或非门32的输出端322与第三异或非门34的第一输入端341连接，第二异或非门33的输出端322与第三异或非门34的第二输入端343连接，第三异或非门34的输出端342与第三非门35的输入端351连接；第三非门35的输入端351与第一反馈放大器36的第一端361和第二反馈放大器37的第一端371连接，第三非门35的输出端352与第一反馈放大器36的第二端362和所述第二反馈放大器37的第二端372，第一反馈放大器36的第三端363与第一放大器21的输入端211连接，第二反馈放大器37的第三端373与第二放大器22的输入端221连接，第一放大器21的输入端211与第一差分放大器15的第一输出端155连接，第二放大器22的输入端221与第一差分放大器15的第二输出端156连接。
需要说明的是，为了能够更好的说明本实用新型的方案，此处继续以LA12包括第一差分放大器15、第二差分放大器16和第三差分放大器17三个差分放大器为例，具体参见图9所示的前置放大器的结构示意图。
上述耦合电容13可以包括第一耦合电容42和第二耦合电容43。上述TIA11的第一输出端111通过第一耦合电容42与第一差分放大器15的第一输入端153连接，TIA11的第二输出端112通过第二耦合电容43与第一差分放大器15的第二输入端154连接，故，第一电压信号经过第一耦合电容13耦合后输入至第一非门30，第二电压信号经过第二耦合电容13耦合后输入至第二非门31，二者然后经过取非运算后，第一电压信号分别进入第一异或非门32和第二异或非门33，第二电压信号分别进入第一异或非门32和第二异或非门33，即第一异或非门32对取非后的第一电压信号和取非后的第二电压信号进行异或非运算，第二异或非门33对取非后的第二电压信号和取非后的第一电压信号进行异或非运算，最后经过异或非运算后的两路信号再次进入第三异或非门34进行最后的异或非运算，从而得到自保持电路14控制上述第一反馈放大器36和第二反馈放大器37的开关信号K_c和K_cn。其中，第三非门35的输入端351的信号为K_c，第三非门35输出端352的信号为K_cn。
之后，K_c信号输入给第一反馈放大器36的第一端361和第二反馈放大器37的第一端371，K_cn信号输入给第一反馈放大器36的第二端362和第二反馈放大器37的第二端372，从而使得自保持电路14通过开关信号K_c和K_cn控制第一反馈放大器36和第二反馈放大器37的开启和关闭，即控制给第二差分放大器16充电的开启时刻和关闭时刻。
当信号在连续周期不变化时，自保持电路14通过上述第一反馈放大器36和第二反馈放大器37实现对第二差分放大器16的充电，以维持输出驱动电路45的输出电平。当输入信号没有翻转时，第一耦合电容13和第二耦合电容13逐渐放电，第一差分放大器15的第一输入端153(V+)和第二输入端154(V-)会逐渐趋向中间电平，输出也会在接近中间电平的位置，这样会使得接收端的处理器无法辨别该中间电平到底属于高电平还是低电平。当自保持电路14判断V+和V－相差小于预设电平时，自保持电路14产生开关信号K_c和K_cn，开启第一反馈放大器36和第二反馈放大器37。需要说明的是，设定预设电平的大小决定开关信号(K_c和K_cn)的响应速度，且开关信号的关闭响应速度一定要快于正常信号，这样在连续不变信号之后，当第一差分放大器15放大前的第一电压信号和第二电压信号再次发生变化时能够快速关闭，从而减小对下一个信号的码间干扰。第一反馈放大器36和第二反馈放大器37的开启速度倒不需要很快，因为当第一差分放大器15放大前的第一电压信号和第二电压信号不发生变化时，第一耦合电容42和第二耦合电容43的漏电电平变化比较缓慢，只要能保证最终的电平不会低于下一级正常工作电平即可，这样做还有一个好处是在信号中连续变化时，不会对连续信号产生的干扰。
另外，由于第一差分放大器15和第一耦合电容42、第二耦合电容43之间的前向探测电路(即图4中的第一差分放大器15和第一耦合电容42、第二耦合电容43之间的那两条支路)不对称，不可避免会给第一电压信号和第二电压信号带来噪声，噪声的幅值取决于K_c和K_cn的时序差与第一反馈放大器36增益或第二反馈放大器37增益的积。如果设漏电电流与反转电流比例为K，通过合理调节第一差分放大器15与第一反馈放大器36的增益或第二反馈放大器37的增益的比例，可以让K比较小，这样第一反馈放大器36或第二反馈放大器37的增益也比较小，同时对开关信号K_c和K_cn的对称性要求就不会很严格。
图10为本实用新型提供的前置放大器实施例五的结构示意图。在上述图9所示实施例的基础上，进一步地，上述前置放大器10还包括：第一差转单电路40和第二差转单电路41；其中，第一差转单电路40的两个输入端401分别与第一差分放大器15的第一输出端155和第一差分放大器15的第二输出端156连接，第二差转单电路41的两个输入端411分别与第一差分放大器15的第一输出端155和第一差分放大器15的第二输出端156连接，第一差转单电路40的输出端402与第一放大器21的输入端211连接，第二差转单电路41的输出端412与第二放大器22的输入端221连接。图10仍然是以LA包括第一差分放大器、第二差分放大器和第三差分放大器三个放大器来举例的。
需要说明的是，上述第一差转单电路40和第二差转单电路41是处于前置放大器10的增益不够或者整个电路的带宽不足而设计的，该第一差转单电路40和第二差转单电路41可以有效的提升前置放大器10的增益或者整个电路的带宽。
本实用新型提供的前置放大器，通过自保持电路判断TIA放大前的第一电压信号和第二电压信号的电压差小于预设电平之后，自保持电路将LA中的第二差分放大器输出端的信号作为反馈输入给第二差分放大器的输入端，以恢复第二差分放大器的输入端的原始信号，从而保证信号输出有效。本实用新型提供的前置放大器可以处理输入信号在连续周期内是连0或连1的情况，其对输入信号的翻转率或码率并没有要求，整个电路的工作点不会发生偏移，进而扩展了前置处理器在处理器光互连通信中适用范围；并且，通过在前置放大器中设置第一差转单电路和第二差转单电路，可以有效的提升前置放大器的增益或者整个电路的带宽。
图11为本实用新型提供的前置放大器实施例六的结构示意图。在上述图10所示实施例的基础上，进一步地，上述前置放大器10还包括：负电容电路46，负电容电路46的第一输入端461与TIA11的第一输出端111连接，负电容电路46的第二输入端462与TIA11的第二输出端112连接。
具体的，电容耦合的方式可以隔离前面小信号直流分量，只保留差分分量，这样可以避免电路的工作电平偏移的问题，下级的LA12也不再需要直流反馈电路，节省了电路成本。对于前一级TIA11来说，输出负载是第一耦合电容42。为保证前置放大器10增益损失不会过大，第一耦合电容不能太小，并且，上述利用差分信号的特点所构建的负电容电路46，可以有效降低负载电容，增加电路的工作带宽。
本实用新型提供的前置放大器，通过自保持电路判断TIA放大前的第一电压信号和第二电压信号的电压差小于预设电平之后，自保持电路将LA中的第二差分放大器输出端的信号作为反馈输入给第二差分放大器的输入端，以恢复第二差分放大器的输入端的原始信号，从而保证信号输出有效。本实用新型提供的前置放大器可以处理输入信号在连续周期内是连0或连1的情况，其对输入信号的翻转率或码率并没有要求，整个电路的工作点不会发生偏移，进而扩展了前置处理器在处理器光互连通信中适用范围；并且，通过在前置放大器中设置第一差转单电路和第二差转单电路，可以有效的提升前置放大器的增益或者整个电路的带宽；另外，在前置放大器中设置负电容电路，可以有效降低负载电容，进一步增加电路的工作带宽。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种前置放大器，其特征在于，包括：跨阻放大器TIA、耦合电容和限幅放大器LA；
所述TIA连接于输入的电流信号，所述TIA的两个输出端分别通过所述耦合电容与所述LA的两个输入端相连接，所述LA对所述TIA输出的所述第一电压信号和所述第二电压信号进行放大，所述LA的两个输出端连接至输出驱动电路；
所述TIA将所述电流信号转换成第一电压信号和第二电压信号，所述第一电压信号和所述第二电压信号为差分信号；
其中，所述LA包括第一差分放大器、第二差分放大器、第三差分放大器和自保持电路；
所述第一差分放大器的两个输入端为所述LA的两个输入端；所述第一差分放大器的两个输出端与所述第二差分放大器的两个输入端连接，所述第二差分放大器的两个输出端与所述第三差分放大器的两个输入端连接,所述第三差分放大器的两个输出端为所述LA的两个输出端；所述自保持电路的两个第一输入端与所述第一差分放大器的两个输入端连接，所述自保持电路的两个第二输入端与所述第二差分放大器的两个输出端连接，所述自保持电路的两个输出端与所述第二差分放大器的两个输入端连接；
所述自保持电路在判断经所述耦合电容耦合后的所述第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于预设电平后，将所述第二差分放大器的输出信号作为反馈输入给所述第二差分放大器的输入端。
2.根据权利要求1所述的前置放大器，其特征在于，所述第二差分放大器包括第一放大器和第二放大器，所述自保持电路包括第一非门、第二非门、第一异或非门、第二异或非门、第三异或非门、第三非门、第一反馈放大器和第二反馈放大器；
所述第一非门的输出端与所述第一异或非门的第一输入端和所述第二异或非门的第一输入端连接，所述第二非门的输出端与所述第一异或非门的第二输入端和所述第二异或非门的第二输入端连接，所述第一异或非门的输出端与所述第三异或非门的第一输入端连接，所述第二异或非门的输出端与所述第三异或非门的第二输入端连接，所述第三异或非门的输出端与所述第三非门的输入端连接；所述第三非门的输入端与所述第一反馈放大器的第一端和所述第二反馈放大器的第一端连接，所述第三非门的输出端与所述第一反馈放大器的第二端和所述第二反馈放大器的第二端连接，所述第一反馈放大器的第三端与所述第一放大器的输入端连接，所述第二反馈放大器的第三端与所述第二放大器的输入端连接；所述第一放大器的输入端与所述第一差分放大器的第一输出端连接，所述第二放大器的输入端与所述第一差分放大器的第二输出端连接。
3.根据权利要求2所述的前置放大器，其特征在于，所述前置放大器还包括：第一差转单电路和第二差转单电路；其中，所述第一差转单电路的两个输入端分别与所述第一差分放大器的第一输出端和所述第一差分放大器的第二输出端连接，所述第二差转单电路的两个输入端分别与所述第一差分放大器的第一输出端和所述第一差分放大器的第二输出端连接，所述第一差转单电路的输出端与所述第一放大器的输入端连接，所述第二差转单电路的输出端与所述第二放大器的输入端连接。
4.根据权利要求3所述的前置放大器，其特征在于，所述自保持电路在判断到经所述耦合电容耦合后的所述第一电压信号和第二电压信号之间的电压差小于所述预设电平时，开启所述第一反馈放大器和所述第二反馈放大器，将所述第二差分放大器的输出信号作为反馈输入给所述第二差分放大器的输入端。
5.根据权利要求1-4任一项所述的前置放大器，其特征在于，所述耦合电容包括：第一耦合电容和第二耦合电容；
所述TIA的第一输出端通过所述第一耦合电容与所述第一差分放大器的第一输入端连接，所述TIA的第二输出端通过所述第二耦合电容与所述第一差分放大器的第二输入端连接。
6.根据权利要求1-4任一项所述的前置放大器，其特征在于，所述第一差分放大器包括一个或多个差分放大器。
7.根据权利要求1-4任一项所述的前置放大器，其特征在于，所述前置放大器还包括：负电容电路，所述负电容电路的第一输入端与所述TIA的第一输出端连接，所述负电容电路的第二输入端与所述TIA的第二输出端连接。
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