JP2017046091A - 増幅器 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、実施の形態1に係る増幅器の回路構成を示す図である。
同図に示される増幅器100は、例えば、光通信システムや無線通信システム等の受信装置用の増幅器である。具体的に、増幅器100は、例えば光通信システムの受信装置おいて、伝送路(光ファイバ)から送られた光信号からフォトダイオードの光−電流変換によって変換された電流信号を電圧信号に変換するとともに、後段の回路(例えば、アナログ・デジタル変換器およびデジタルシグナルプロセッサ等)で処理可能な電圧振幅まで線形増幅するための増幅器である。
なお、本実施の形態では、TIA20が、一つの入力端子と一対の差動出力端子を有する単相入力/差動出力の増幅回路であるとして説明する。
図2に示されるように、フィルタ回路3Aは、固定電位VcmとTIA20の一方の差動出力端子(電極TO)との間に接続されたキャパシタC1を含み、フィルタ回路3Bは、固定電位VcmとTIA20の他方の差動出力端子(電極TOX)との間に接続されたキャパシタC2を含む。キャパシタC1,C2は、例えばチップ型のコンデンサ素子であり、互いの容量値は等しい。
図3に示されるように、フィルタ回路3Aは、TIA20の一方の差動出力端子(電極TO)と固定電位Vcmとの間に、直列に接続されたキャパシタC1とインダクタL1とを含む。また、フィルタ回路3Bは、TIA20の他方の差動出力端子(電極TOX)と固定電位Vcmとの間に、直列に接続されたキャパシタC2とインダクタL2とを含む。ここで、例えば、キャパシタC1とキャパシタC2とは互いに容量値が等しく、インダクタL1とインダクタL2とは互いにインダクタンスが等しい。
図4は、実施の形態1に係る増幅器100の具体的な構成例を示す図である。
同図には、図3に示したLC直列回路から成るフィルタ回路3A,3Bを有する増幅器100の具体的な構成が示されている。
図5は、実施の形態1に係る増幅器の周波数特性を示す図である。
同図において、縦軸はトランスインピーダンスのゲインZtを示し、横軸は周波数freq〔GHz〕を示している。また、同図には、図3に示した増幅器100におけるTIA20の遮断周波数(ゲインがピーク値から3dB低下する周波数であり、以下「−3dB帯域」とも称する。)を9.80GHzとし、キャパシタC1,C2の容量値をC1=C2=500fFとし、インダクタL1,L2のインダクタンスを可変したときの増幅器100の周波数特性が示されている。例えば、参照符号301は、L1=L2=500pHとしたときの増幅器100の周波数特性であり、参照符号302は、L1=L2=750pHとしたときの増幅器100の周波数特性であり、参照符号303は、L1=L2=1nHとしたときの増幅器100の周波数特性である。また、比較例として、フィルタ回路3A、3Bを有していないTIA20のみから成る増幅器の周波数特性を参照符号304によって示している。
以上のように、実施の形態1に係る増幅器100によれば、増幅器100の開発費用の削減と開発期間の短縮が可能となる。
図6は、実施の形態2に係る増幅器101の具体的な構成例を示す図である。
実施の形態2に係る増幅器101は、TIA20の出力に接続されるLC直列回路から成るフィルタ回路3A,3BのインダクタL1,L2をチップ型のコンデンサ素子内部の寄生インダクタによって実現する点において、実施の形態1に係る増幅器100と相違する。
図7は、実施の形態3に係る増幅器102の回路構成を示す図である。
実施の形態3に係る増幅器102は、TIA20の差動出力端子(電極TO,TOX)に接続されるフィルタ回路3A,3Bの代わりに、上記差動出力端子間にLC直列回路を接続する点において、実施の形態1に係る増幅器100と相違する。
図8に示すように、増幅器102は、基体1としての基板1Cの載置面1Ba上に、半導体チップ2とキャパシタC3とが実装される。
図9は、実施の形態4に係る増幅器103の回路構成を示す図である。
実施の形態4に係る増幅器103は、TIA20の出力端子(電極TO,TOX)に接続されるLC直列回路から成るフィルタ回路のキャパシタC1,C2を可変容量素子によって実現する点において、実施の形態1に係る増幅器100と相違する。
なお、実施の形態4に係る増幅器103において、実施の形態1に係る増幅器100と同様の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
Claims (8)
- 電流信号を電圧信号に変換して出力するトランスインピーダンスアンプが形成された半導体チップと、
前記トランスインピーダンスアンプの出力端子に接続され、前記トランスインピーダンスアンプの高域側の遮断周波数よりも低い遮断周波数を有するフィルタ回路とを備える
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項1に記載の増幅器において、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記出力端子として一組の差動出力端子を有し、
前記フィルタ回路は、前記差動出力端子毎に設けられている
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項1または2に記載の増幅器において、
前記フィルタ回路は、固定電位と前記トランスインピーダンスアンプの前記出力端子との間に接続されたキャパシタを含む
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項3に記載の増幅器において、
前記フィルタ回路は、固定電位と前記トランスインピーダンスアンプの前記出力端子との間に前記キャパシタと直列に接続されたインダクタを含む
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項4に記載の増幅器において、
前記インダクタは、前記トランスインピーダンスアンプの前記出力端子と前記キャパシタとを接続するボンディングワイヤによって構成されている
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項4に記載の増幅器において、
前記キャパシタは、チップ型のコンデンサ素子であって、
前記キャパシタ素子の一方の電極は、前記トランスインピーダンスアンプの出力端子とボンディングワイヤによって接続され、
前記キャパシタ素子の他方の電極は、前記固定電位に接続され、
前記インダクタは、前記コンデンサ素子内部の寄生インダクタおよび前記ボンディングワイヤの何れか一方または双方によって構成されている
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項1に記載の増幅器において、
前記トランスインピーダンスアンプは、前記出力端子として一組の差動出力端子を有し、
前記フィルタ回路は、
一端が一方の前記差動出力端子に接続された第1インダクタと、
一端が他方の前記差動出力端子に接続された第2インダクタと、
前記第1インダクタの他端と前記第2インダクタの他端との間に接続されたキャパシタと、を含む
ことを特徴とする増幅器。 - 請求項1乃至7の何れか一項に記載の増幅器において、
前記キャパシタは、容量値が可変のコンデンサ素子によって構成されている
ことを特徴とする増幅器。
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