CN106940404A - 一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路 - Google Patents

一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，包括：内置于跨阻放大器芯片中的电流源，其产生一稳定的恒流电流至跨阻放大器的输入端；通过电压幅值采集设备采集跨阻放大器输出端的电压幅值，计算跨阻放大器的增益；所述电流源包括恒定基准电压源、基准电流生成器、时钟源、交流开关和片外精准电阻；所述时钟源控制交流开关的打开或关闭，从而将基准电流生成器的输出端与跨阻放大器的输入端的断开或连通；所述片外精准电阻与基准电流生成器连接，用于调节基准电流生成器输出的电流。本发明提供了一种自动测量跨阻放大器增益的电路，可靠性稳定性都比较高，并且可直接测量跨阻放大器的增益，成本也比较低。

Description

一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路
技术领域
本发明涉及跨阻放大器，尤其涉及一种自动测量跨阻放大器增益的电路。
背景技术
跨阻放大器(Trans-Impedance Ampl ifier,TIA)是一种实现将输入电流信号转化并放大为电压信号的一种电子放大器电路，最主要的应用包括实现光电转换，如现代高速光通信应用中的前端接收电路，TIA是一个最核心的接收机器件。图1为典型的高速跨阻放大器电路原理图。
商用的跨阻放大器IC(集成电路)产品，为保证批量生产的产品质量、性能参数一致性良好，需要在IC产品出厂前对所有产品做筛选测试，筛除不符合指标规范的不良品。这种大批量的测试不同于在实验室的测试，要求测试方案简便、低成本、高效率、自动化，同时还有高可靠性。商用的高速跨阻放大器产品的跨阻参数是一项十分重要的指标，因此批量生产时，需要通过自动化测试保证其值的一致性良好，离散小。对于该指标，在实验室可以先将TIA与光电二极管(Photodiode,PD)封装成ROSA后，再通过带光口输出网络分析仪进行精确测量。但该方案却不适用于批量生产的快速自动化测试用，因为：
1.筛选测试是指在TIA出厂前的测试，还未与PD进行封装；
2.带光口的高速网络分析仪十分昂贵，达上百万，测试成本高昂；
3.网络分析仪的测试方案复杂，不具备简便、高效率特性；
因此，基于上述多种原因，在TIA产品的实际量产测试中，急需一种简便有效，不需要过多的***昂贵设备的测试方案。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种自动测量跨阻放大器增益的电路，可靠性稳定性都比较高，并且可直接测量跨阻放大器的增益，成本也比较低。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，包括：内置于跨阻放大器芯片中的电流源，其产生一稳定的恒流电流至跨阻放大器的输入端；通过电压幅值采集设备采集跨阻放大器输出端的电压幅值，计算跨阻放大器的增益；
所述电流源包括恒定基准电压源、基准电流生成器、时钟源、交流开关和片外精准电阻；所述时钟源控制交流开关的打开或关闭，从而将基准电流生成器的输出端与跨阻放大器的输入端的断开或连通；所述片外精准电阻与基准电流生成器连接，用于调节基准电流生成器输出的电流。
在一较佳实施例中：所述交流开关为所述跨阻放大器芯片的一个引脚；该引脚接地时，所述电流源处于使用状态；该引脚悬空时，所述电流源出于禁用状态。
在一较佳实施例中：所述电压幅值采集设备为示波器。
在一较佳实施例中：所述跨阻放大器的增益Zt＝Vout/I in；其中I in为跨阻放大器输入端的输入电流，Vout为跨阻放大器输出端的输出电压。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.本发明提供一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，用于生成输入电流的电流源内置在跨阻放大器芯片中，无需外部昂贵复杂设备。
2.由于商用跨阻放大器产品都是集成了自动增益控制AGC功能，当输入电流较大时，跨阻会自动减小，因此要测试TIA的真实跨阻，输入电流需要非常小(uA级)，因此要求输入交流电压信号源设备输出电压信号很小，这就造成设备输出信号幅度的精度、稳定性很难满足，或者是要求串接电阻很大，但这又明显改变了TIA的等效跨阻及带宽特性。
而本发明提供一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，通过内置的电流源能够直接真实输入高精度交流电流至跨阻放大器的输入端，无需在跨阻放大器的输入端下拉、串接额外电阻，不改变跨阻放大器的正常工作状态，因此测到的值是真实的增益。
4.本发明提供一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，内置的电流源的可靠性、稳定性都是远高于***电路、设备的稳定性。同时将确定输出电流值的电阻外置，可排除晶圆制造工艺离散对测试准确性的影响。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电路框体图。
具体实施方式
为了使本发明技术方案更加清楚，现将本发明结合实施例和附图做进一步详细说明：
参考图1，本发明提供了一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，包括：内置于跨阻放大器芯片中的电流源；
所述电流源包括恒定基准电压源、基准电流生成器、时钟源、交流开关和片外精准电阻；所述时钟源控制交流开关的打开或关闭，从而将基准电流生成器的输出端与跨阻放大器的输入端的断开或连通；所述片外精准电阻与基准电流生成器连接，用于调节基准电流生成器输出的电流。
通过如上设置，基准电流生成器就可以产生一稳定的恒流电流至跨阻放大器的输入端；通过电压幅值采集设备采集跨阻放大器输出端的电压幅值，计算跨阻放大器的增益。所述跨阻放大器的增益Zt＝Vout/I in；其中I in为跨阻放大器输入端的输入电流，Vout为跨阻放大器输出端的输出电压。
由于用于生成输入电流的电流源内置在跨阻放大器芯片中，无需外部昂贵复杂设备。使得本发明的电路成本很低。
此外，由于商用跨阻放大器产品都是集成了自动增益控制AGC功能，当输入电流较大时，跨阻会自动减小，因此要测试TIA的真实跨阻，输入电流需要非常小(uA级)，因此要求输入交流电压信号源设备输出电压信号很小，这就造成设备输出信号幅度的精度、稳定性很难满足，或者是要求串接电阻很大，但这又明显改变了TIA的等效跨阻及带宽特性。
为了解决这个问题，通过内置的电流源能够直接真实输入高精度交流电流至跨阻放大器的输入端，无需在跨阻放大器的输入端下拉、串接额外电阻，不改变跨阻放大器的正常工作状态，因此测到的值是真实的增益。
由于将确定输出电流值的电阻外置，可排除晶圆制造工艺离散对测试准确性的影响。
本是实施例中，所述交流开关为所述跨阻放大器芯片的一个引脚；该引脚接地时，所述电流源处于使用状态；该引脚悬空时，所述电流源出于禁用状态。也可以将交流开关与其他引脚复用，属于本实施例的简单替换，不再赘述。
所述电压幅值采集设备为示波器。也可以采用其他的电压幅值采集设备，只要能够准确测量跨阻放大器输出端的电压值即可。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，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，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (4)

1.一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，其特征在于包括：内置于跨阻放大器芯片中的电流源，其产生一稳定的恒流电流至跨阻放大器的输入端；通过电压幅值采集设备采集跨阻放大器输出端的电压幅值，计算跨阻放大器的增益；
所述电流源包括恒定基准电压源、基准电流生成器、时钟源、交流开关和片外精准电阻；所述时钟源控制交流开关的打开或关闭，从而将基准电流生成器的输出端与跨阻放大器的输入端的断开或连通；所述片外精准电阻与基准电流生成器连接，用于调节基准电流生成器输出的电流。
2.根据权利要求1所述的一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，其特征在于：所述交流开关为所述跨阻放大器芯片的一个引脚；该引脚接地时，所述电流源处于使用状态；该引脚悬空时，所述电流源出于禁用状态。
3.根据权利要求1所述的一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，其特征在于：所述电压幅值采集设备为示波器。
4.根据权利要求1所述的一种内置式跨阻放大器增益自动测量的电路，其特征在于：所述跨阻放大器的增益Zt＝Vout/I in；其中I in为跨阻放大器输入端的输入电流，Vout为跨阻放大器输出端的输出电压。
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