KR20200069130A - 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기 - Google Patents

트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기 Download PDF

Info

Publication number
KR20200069130A
KR20200069130A KR1020180156322A KR20180156322A KR20200069130A KR 20200069130 A KR20200069130 A KR 20200069130A KR 1020180156322 A KR1020180156322 A KR 1020180156322A KR 20180156322 A KR20180156322 A KR 20180156322A KR 20200069130 A KR20200069130 A KR 20200069130A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unit
transconductance
optical receiver
transistor
boosting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020180156322A
Other languages
English (en)
Inventor
오원석
박강엽
김기용
김재성
Original Assignee
전자부품연구원
주식회사 세일테크놀러지
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원, 주식회사 세일테크놀러지 filed Critical 전자부품연구원
Priority to KR1020180156322A priority Critical patent/KR20200069130A/ko
Publication of KR20200069130A publication Critical patent/KR20200069130A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
    • H04B10/671—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal
    • H04B10/672—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the power of the input optical signal
    • H04B10/673—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the power of the input optical signal using an optical preamplifier

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

본 발명은 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기이 개시된다. 본 발명의 광 수신기는 포토다이오드부로부터 입력된 광 전류를 전압신호로 변환하면서 증폭하여 전압 출력신호를 출력하는 전치 증폭부, 전치 증폭부의 전압이득만큼 전치 증폭부의 트랜스컨덕턴스를 부스팅하는 트랜스컨덕턴스 부스팅부, 전치 증폭부에 흐르는 전류에 대응되는 기준 바이어스 신호를 출력하는 기준 바이어스부, 대역폭을 유지하면서 전압 출력신호를 증폭하여 디지털 신호처리가 가능한 크기의 출력신호를 출력하는 후치 증폭부 및 출력된 출력신호의 DC레벨을 낮추는 출력 버퍼부를 포함한다.

Description

트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기{Low-power broadband optical receiver using trans-conductance boosting}
본 발명은 광 전송 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저전력을 유지하면서 입력 임피던스를 낮추는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기에 관한 것이다.
현재 중대형 데이터센터 시장에서는 100기가비트급 광 전송 기술이 급속도로 성장하여 핵심 노드로 자리잡고 있다. 데이터센터를 운용하고 있는 거대 글로벌 기업들의 요구에 따라 IEEE 802.3ba 표준화 위원뿐만 아니라 다양한 제조사들 간의 연합을 통해 새로운 사양을 갖는 MSA(Multi-Source Agreement)가 발생되고 있다. 각 응용에 따라 초당 100기가비트를 얼마나 효율적으로 전송하느냐에 대한 연구개발이 활발히 이루지고 있다.
채널당 10Gbps로 10채널 또는 채널당 25Gbps로 4채널을 구성하는 방법, 송신단을 레이저(laser) 또는 수직 캐비티 표면 광방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)로 구성하는 방법, 파장을 850nm, 1310nm, 1550nm로 구성하는 방법 등 여러 가지 방법론 중에서 가장 효율적으로 100기가비트급 신호를 전송할 수 있는 광 링크를 개발하고 있다.
그럼에도 불구하고 저전력 광대역 광 수신기는 모든 광-링크에 필수적이고, 범용적인 구성요소로서 광전송 시스템을 구성하는데 있어서 가장 핵심적인 부분이다. 광 수신기의 사양은 광 링크의 에너지 효율, 광 I/O의 개수, 입출력 손실, 비트에러율, 수신감도, 전체 시스템의 복자도를 결정하는 핵심요소이기 때문이다.
광 수신기의 사양을 낮추면서 전송용량을 높이기 위해 PAM-4, QSPK 등의 변조기술을 활용하려는 연구들이 있으나, 이는 광소자들의 신뢰성을 낮추고 고장률을 높이는 원인이 되고 높은 SNR을 요구하여 오히려 시스템에 부담이 되고 있다. 따라서 광 수신기 자체의 대역폭을 높이고, 전력효율을 확보하는 저전력 광대역 광 수신기의 역할이 중요해지고 있는 실정이다.
한국등록특허공보 제10-1028246호(2011.04.11.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저전력을 유지하면서 입력 임피던스를 낮춰 100기가비트 이더넷의 다양한 표준에 범용적으로 대응하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기는 포토다이오드부로부터 입력된 광 전류를 전압신호로 변환하면서 증폭하여 전압 출력신호를 출력하는 전치 증폭부, 상기 전치 증폭부의 전압이득만큼 상기 전치 증폭부의 트랜스컨덕턴스를 부스팅하는 트랜스컨덕턴스 부스팅부, 상기 전치 증폭부에 흐르는 전류에 대응되는 기준 바이어스 신호를 출력하는 기준 바이어스부, 대역폭을 유지하면서 상기 전압 출력신호를 증폭하여 디지털 신호처리가 가능한 크기의 출력신호를 출력하는 후치 증폭부 및 상기 출력된 출력신호의 DC레벨을 낮추는 출력 버퍼부를 포함한다.
또한 상기 전치 증폭부는, 상기 증폭을 수행하는 트랜지스터 및 상기 트랜지스터의 전류 패스에 트랜스포머 형태로 배치되는 두 개의 직렬 인덕터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전치 증폭부는, 상기 트랜스컨덕터스 부스팅부를 통과하여 상기 트랜지스터의 베이스단으로 입력되는 제1 패스 및 상기 두 개의 직렬 인덕터 중 하나를 통과하여 상기 트랜지스터의 이미터단으로 입력되는 제2 패스로 상기 광 전류를 입력받는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전치 증폭부는, 상기 트랜스포머 형태로 배치되는 두 개의 직렬 인덕터를 이용하여 주파수 축 상에서 제로(zero)를 생성하여 대역폭을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 전치 증폭부는, 상기 두 개의 직렬 인덕터가 트랜스포머 형태로 배치되어 상호인덕턴스 효과로 칩면적을 줄이면서 대역폭을 확장하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 트랜스컨덕턴스 부스팅부는, 상기 전압이득이 상기 트랜지스터의 트랜스컨덕터스에 비례하고, 전류소모와 상관관계가 있는 특징을 이용하여 로컬 피드백(local feedback) 회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 로컬 피드백 회로는, 이미터 접지(common emitter) 또는 소스 접지(common source) 형태로 구현하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기는 광 신호를 광전류로 변환하는 포토다이오드부, 상기 포토다이오드부로부터 입력된 광 전류를 전압신호로 변환하면서 증폭하여 전압 출력신호를 출력하는 전치 증폭부, 상기 전치 증폭부의 전압이득만큼 상기 전치 증폭부의 트랜스컨덕턴스를 부스팅하는 트랜스컨덕턴스 부스팅부, 상기 전치 증폭부에 흐르는 전류에 대응되는 기준 바이어스 신호를 출력하는 기준 바이어스부, 대역폭을 유지하면서 상기 전압 출력신호를 증폭하여 디지털 신호처리가 가능한 크기의 출력신호를 출력하는 후치 증폭부 및 상기 출력된 출력신호의 DC레벨을 낮추는 출력 버퍼부를 포함한다.
본 발명의 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기는 전치 증폭기에 트랜스컨덕턴스를 부스팅할 수 있는 로컬 피드백 회로를 추가하고, 직렬 인덕터를 트랜스포머 형태로 배치하여 광 수신의 대역폭을 향상시킬 수 있다.
이를 통해 본 발명은 저전력을 유지하면서 입력 임피던스를 낮춰 100기가비트 이더넷의 다양한 표준에 범용적으로 대응할 수 있다.
도 1은 종래의 광 수신기의 전치증폭부 및 등가회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 수신기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 수신기를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전치증폭부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 등가회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전치증폭부 및 트랜스컨덕턴스 부스팅부의 등가회로를 설명하기 위한 도면이다.
종래에는 광대역 광 수신기 구현을 위해 회로를 단순화하고 저항 피드백 회를 통해 구현하였다. 도 1을 참조하면 종래의 광 수신기에 대한 전치 증폭부 실시예(도 1(a)) 및 등가회로(도 1(b))를 확인할 수 있다. 즉 종래의 전치 증폭부를 등가회로로 표현해 보면 다단 증폭기의 형태이다.
이러한 다단으로 전치증폭부를 구성할 경우, 피드백 효과가 반감되고, 높은 전류 소모를 통해서만 전압이득을 향상시킬 수 있어 포토다이오드의 특성에 따라 시스템 전체의 성능이 좌우되는 단점이 발생한다.
본 발명의 광 수신기는 종래의 Shunt-Series Feedback 구조에 트랜스컨덕턴스 부스팅 회로를 추가하여 광 수신기의 입력 임피던스를 크게 낮추고, 저전력으로 전치 증폭기의 전압이득을 크게 높임으로써 종래의 문제점을 개선하였다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 종래의 광 수신기의 전치증폭부 및 등가회로를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 수신기를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 광 수신기(100)는 전치 증폭기에 트랜스컨덕턴스를 부스팅할 수 있는 로컬 피드백 회로를 추가하고, 직렬 인덕터를 트랜스포머 형태로 배치하여 광 수신의 대역폭을 향상시킬 수 있다. 이를 통해 광 수신기(100)는 저전력을 유지하면서 입력 임피던스를 낮춰 100기가비트 이더넷의 다양한 표준에 범용적으로 대응할 수 있다. 광 수신기(100)는 포토다이오드부(10), 전치 증폭부(20), 트랜스컨덕턴스 부스팅부(30), 기준 바이어스부(40), 후치 증폭부(50) 및 출력 버퍼부(60)를 포함한다.
포토다이오드부(10)는 포토 전류원(11) 및 제1 커패시터(12)를 포함한다. 포토다이오드부(10)는 포토다이오드를 통해 광 신호를 광 전류로 변환시킨다. 포토다이오드부(10)는 수신된 광 전류에 포함된 잡음을 필터링할 수 있다.
전치 증폭부(20)는 제2 트랜지스터(21), 제1 직렬 인덕터(22) 및 제2 직렬 인덕터(23)를 포함하고, 제4 트랜지스터(24), 피드백 저항(25), 제2 저항(26)을 더 포함한다. 전치 증폭부(20)는 포토다이오부(10)로부터 입력된 광 전류를 전압신호로 변환한다. 전치 증폭부(20)는 전압신호를 증폭한다. 전치 증폭부(20)는 증폭을 수행하는 제2 트랜지스터(21)의 전류패스에 트랜스포머 형태로 두 개의 직렬 인덕터(22, 23)를 배치하여 주파수 축 상에서 제로(zero)를 생성한다. 이를 통해 전치 증폭부(20)는 대역폭을 향상시킬 수 있다. 또한 전치 증폭부(20)는 두 개의 직렬 인덕터(22, 23)가 트랜스포머 형태로 배치되어 상호인덕턴스 효과로 칩면적을 줄이면서 대역폭을 크게 확장할 수 있다.
트랜스컨덕턴스 부스팅부(30)는 제1 트랜지스터(31), 제1 인덕터(32) 및 제1 저항(33)을 포함한다. 트랜스컨덕턴스 부스팅부(30)는 전치 증폭부(20)의 전압이득만큼 전치 증폭부(20)의 트랜스컨덕턴스를 부스팅한다.
여기서 전치 증폭부(20)의 전압이득이 매우 높으면 전류-전압 변환이득(Transimpedance Gain)은 피드백 저항(25)에 의해 결정된다. 즉 전치 증폭부(20)의 전압이득은 제2 트랜지스터(21)의 트랜스컨덕턴스에 비례하고, 전류소모와 상관관계를 가진다.
따라서, 트랜스컨덕턴스 부스팅부(30)는 전압이득이 제2 트랜지스터(21)의 트랜스컨덕터스에 비례하고, 전류소모와 상관관계가 있는 특징을 이용하여 로컬 피드백(local feedback) 회로를 포함한다. 로컬 피드백 회로는 전류소모를 늘리지 않으면서 트랜스컨덕턴스를 높이기 위해 이미터 접지(common emitter) 또는 소스 접지(common source) 형태로 구현한다.
기준 바이어스부(40)는 바이어스 전류원(41) 및 제3 트랜지스터(42)를 포함한다. 기준 바이어스부(40)는 전치 증폭부(20)에 흐르는 전류에 대응되는 기준 바이어스 신호를 출력한다. 여기서 전치 증폭부(20)에 흐르는 전류는 출력신호의 DC레벨, 전치 증폭부(20)의 전압이득 등을 결정하는 중요한 요수이다. 따라서 기준 바이어스부(40)는 별도로 외부제어를 통해 조절하거나, 어댑티브(adaptive)하게 전압이득을 조절할 수 있는 장치를 추가하여 제어되도록 구성될 수 있다.
후치 증폭부(50)는 제5 트랜지스터(51), 제3 저항(52), 제6 트랜지스터(53), 제4 저항(54), 디제너레이션 커패시터(55) 및 디제너레이션 저항(56)을 포함한다. 후치 증폭부(50)는 대역폭을 유지하면서 전압 출력신호를 증폭하여 디지털 신호처리가 가능한 크기의 출력신호를 출력하는 역할을 한다.
이때 후치 증폭부(50)는 신호의 질(quality)를 위해 DC레벨을 제어할 수 있는 레벨 시프터(level shifter)을 포함하고, 높은 전압이득을 가지지 위해 로드저항을 큰값으로 구성한다. 또한 후치 증폭부(50)는 대역폭 저하를 방지하기 위해 소스 디제너레이션과 같은 대역폭 확장기법을 동반할 수 있다. 여기서 레벨 시프터는 제5 트랜지스터(51) 및 제3 저항(52)에 해당하고, 로드저항은 제4 저항(54)에 해당하며 소스 디제너레이션은 디제너레이션 커패시터(55) 및 디제너레이션 저항(56)에 해당할 수 있다.
출력 버퍼부(60)는 제7 트랜지스터(61), 제2 인덕터(62), 제8 트랜지스터(63), 제3 인덕터(64), 제9 트랜지스터(65), 베이스 저항(66), 제10 트랜지스터(67) 및 제5 저항(68)을 포함한다. 출력 버퍼부(60)는 출력된 출력신호의 DC레벨을 낮춘다. 즉 출력 버퍼부(60)는 전압이득이 거의 없어도 되나, 출력신호가 큰 신호를 가질 수 있도록 DC레벨을 낮추는 역할을 수행한다. 또한 출력 버퍼부(60)는 다음 단의 높은 부하를 구동하기 위해 큰 전류가 흐를 수 있도록 컬렉터 접지(common collector) 또는 드레인 접지(common drain) 타입의 버퍼로 구성한다.
이하 광 수신기(100)의 회로구조를 설명한다.
포토다이오드부(10)는 포토 전류원(11)의 일단과 포토 커패시터(12)의 일단이 병렬연결되고, 각각의 타단이 그라운드(GND)와 연결된다.
전치 증폭부(20)는 제2 트랜지스터(21)를 기준으로 제1 직렬 인덕터(22)와 제2 직렬 인덕터(23)가 트랜스포머 형태로 배치된다. 즉 제1 직렬 인덕터(22)의 일단은 제2 트랜지스터(21)의 컬렉터단과 연결되고, 제2 직렬 인덕터(23)의 일단은 제2 트랜지스터(21)의 이미터단과 연결된다. 이때 제1 직렬 인덕터(22)의 타단은 제2 저항(26)의 일단과 연결되고, 제2 저항(26)의 타단은 VDD와 연결되며, 제2 직렬 인덕터(23)의 타단은 포토 커패시터(12)의 일단 및 제4 트랜지스터(24)의 컬렉터단과 연결되고, 제4 트랜지스터(24)의 이미터단은 그라운드와 연결된다. 또한 피드백 저항(25)는 일단이 제2 트랜지스터(21)의 베이스단과 연결되고, 타단이 제2 트랜지스터(21)의 컬렉터단과 연결된다.
트랜스컨덕턴스 부스팅부(30)는 제1 트랜지스터(31)의 베이스단이 포토 커패시터(12)의 일단과 연결되고, 제1 트랜지스터(31)의 이미터단이 그라운드와 연결되며, 제1 트랜지스터(31)의 컬렉터단이 제1 저항(33)의 일단 및 피드백 저항(25)의 일단과 연결된다. 제1 저항(33)의 타단은 제1 인덕터(32)의 일단과 연결되고, 제1 인덕터(32)의 타단은 VDD와 연결된다.
기준바이어스부(40)는 바이어스 전류원(41)의 일단이 VDD와 연결되고, 타단이 제3 트랜지스터(42)의 컬렉터단 및 제4 트랜지스터(24)의 베이스단과 연결된다. 이때 제3 트랜지스터(42)는 베이스단이 제4 트랜지스터(24)의 베이스단과 연결되고, 이미터단이 그라운드와 연결된다.
후치 증폭부(50)는 제5 트랜지스터(51)의 베이스단이 제1 직렬 인덕터(22)의 타단 및 제2 저항(26)의 일단과 연결되고, 컬렉터단이 VDD와 연결되며, 이미터단이 제3 저항(52)의 일단 및 제6 트랜지스터(53)의 베이스단과 연결된다. 이때 제3 저항(52)의 타단은 그라운드와 연결된다. 제6 트랜지스터(53)의 컬렉터단은 제4 저항(54)의 일단과 연결되고, 이미터단은 디제너레이션 커패시터(55)의 일단 및 디제너레이션 저항(56)의 일단과 연결된다. 이때 디제너레이션 커패시터(55) 및 디제너레이션 저항(56)은 병렬구조로 설계되어 각 타단은 그라운드와 연결된다.
출력 버퍼부(60)는 제7 트랜지스터(61)의 베이스단이 제6 트랜지스터(53)의 컬렉터단과 제4 저항(54)의 일단과 연결되고, 컬렉터단이 VDD와 연결되며, 이미터단이 제2 인덕터(62)의 일단과 연결된다. 제2 인덕터(62)의 타단은 제8 트랜지스터(63)의 컬렉터단 및 제10 트랜지스터(67)의 베이스단과 연결된다. 제8 트랜지스터(63)의 베이스단은 제9 트랜지스터(65)의 베이스단, 컬렉터단 및 베이스 저항(66)의 일단과 연결되고, 이미터단은 제3 인덕터(64)의 일단과 연결된다. 이때 제3 인덕터(64)의 타단은 그라운드와 연결된다. 베이스 저항(66)의 타단은 VDD와 연결되고, 제9 트랜지스터(65)의 이미터는 그라운드와 연결된다. 제10 트랜지스터(65)의 컬렉터단은 VDD와 연결되고, 이미터단은 제5 저항(68)의 일단과 출력단(out)과 연결되며, 제5 저항(68)의 타단은 그라운드와 연결된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 광 수신기를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전치증폭부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 4의 등가회로를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전치증폭부 및 트랜스컨덕턴스 부스팅부의 등가회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 3 내지 도 6을 참조하면, 광 수신기(100)는 트랜스컨덕턴스 부스팅부(30)를 기존 전치 증폭부에 추가함으로써, 전류소모를 늘리지 않고 전치 증폭부(20)의 높은 전압이득을 확보할 수 있다. 이를 통해 입력 임피던스를 크게 낮추어 포토다이오드의 영향을 최소화할 수 있다. 한편 전치 증폭부(20)의 높은 전압이득 확보를 위해서는 부하저항의 크기가 클수록 좋으나, 이는 대역폭 감소를 야기한다. 따라서 광 수신기(100)는 트랜스포머 형태의 직렬 인덕터(22, 23)를 트랜지스터 전류패스에 배치하여 강제로 제로를 생성함으로써, 큰 대역폭 확장을 가능하게 한다.
여기서 광 수신기(100)는 전치 증폭부(20)로 입력된 광 전류를 두 가지 패스를 통해 입력되도록 한다. 즉, 전치 증폭부(20)는 트랜스컨덕터스 부스팅부(30)의 제1 트랜지스터(31)를 통과하여 제2 트랜지스터(21)의 베이스단으로 입력되는 제1 패스 및 두 개의 직렬 인덕터(22, 23) 중 하나인 제2 직렬 인덕터(23)를 통과하여 제2 트랜지스터(21)의 이미터단으로 입력되는 제2 패스로 광 전류를 입력받는다.
이와 같이 두 가지 패스를 통해 입력되고, 두 개의 직렬 인덕터를 트랜스포머 형태로 구현하게 되면 광 수신기(100)는 상호인덕턴스 효과를 통해 작은 칩면적으로도 큰 대역폭 확장 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 포토다이오드부
11: 포토 전류원
12: 포토 커패시터
20: 전치 증폭부
21: 제2 트랜지스터
22: 제1 직렬 인덕터
23: 제2 직렬 인덕터
24: 제4 트랜지스터
25: 피드백 저항
26: 제2 저항
30: 트랜스컨덕턴스 부스팅부
31: 제1 트랜지스터
32: 제1 인덕터
33: 제1 저항
40: 기준 바이어스부
41: 바이어스 전류원
42: 제3 트랜지스터
50: 후치 증폭부
51: 제5 트랜지스터
52: 제3 저항
53: 제6 트랜지스터
54: 제4 저항
55: 디제너레이션 커패시터
56: 디제너레이션 저항
60: 출력 버퍼부
61: 제7 트랜지스터
62: 제2 인덕터
63: 제8 트랜지스터
64: 제3 인덕터
65: 제9 트랜지스터
66: 베이스 저항
67: 제10 트랜지스터
68: 제5 저항

Claims (8)

  1. 포토다이오드부로부터 입력된 광 전류를 전압신호로 변환하면서 증폭하여 전압 출력신호를 출력하는 전치 증폭부;
    상기 전치 증폭부의 전압이득만큼 상기 전치 증폭부의 트랜스컨덕턴스를 부스팅하는 트랜스컨덕턴스 부스팅부;
    상기 전치 증폭부에 흐르는 전류에 대응되는 기준 바이어스 신호를 출력하는 기준 바이어스부;
    대역폭을 유지하면서 상기 전압 출력신호를 증폭하여 디지털 신호처리가 가능한 크기의 출력신호를 출력하는 후치 증폭부; 및
    상기 출력된 출력신호의 DC레벨을 낮추는 출력 버퍼부;
    를 포함하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전치 증폭부는,
    상기 증폭을 수행하는 트랜지스터; 및
    상기 트랜지스터의 전류 패스에 트랜스포머 형태로 배치되는 두 개의 직렬 인덕터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 전치 증폭부는,
    상기 트랜스컨덕터스 부스팅부를 통과하여 상기 트랜지스터의 베이스단으로 입력되는 제1 패스 및 상기 두 개의 직렬 인덕터 중 하나를 통과하여 상기 트랜지스터의 이미터단으로 입력되는 제2 패스로 상기 광 전류를 입력받는 것을 특징으로 하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 전치 증폭부는,
    상기 트랜스포머 형태로 배치되는 두 개의 직렬 인덕터를 이용하여 주파수 축 상에서 제로(zero)를 생성하여 대역폭을 향상시키는 것을 특징으로 하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 전치 증폭부는,
    상기 두 개의 직렬 인덕터가 트랜스포머 형태로 배치되어 상호인덕턴스 효과로 칩면적을 줄이면서 대역폭을 확장하는 것을 특징으로 하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 트랜스컨덕턴스 부스팅부는,
    상기 전압이득이 상기 트랜지스터의 트랜스컨덕터스에 비례하고, 전류소모와 상관관계가 있는 특징을 이용하여 로컬 피드백(local feedback) 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 로컬 피드백 회로는
    이미터 접지(common emitter) 또는 소스 접지(common source) 형태로 구현하는 것을 특징으로 하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
  8. 광 신호를 광전류로 변환하는 포토다이오드부;
    상기 포토다이오드부로부터 입력된 광 전류를 전압신호로 변환하면서 증폭하여 전압 출력신호를 출력하는 전치 증폭부;
    상기 전치 증폭부의 전압이득만큼 상기 전치 증폭부의 트랜스컨덕턴스를 부스팅하는 트랜스컨덕턴스 부스팅부;
    상기 전치 증폭부에 흐르는 전류에 대응되는 기준 바이어스 신호를 출력하는 기준 바이어스부;
    대역폭을 유지하면서 상기 전압 출력신호를 증폭하여 디지털 신호처리가 가능한 크기의 출력신호를 출력하는 후치 증폭부; 및
    상기 출력된 출력신호의 DC레벨을 낮추는 출력 버퍼부;
    를 포함하는 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기.
KR1020180156322A 2018-12-06 2018-12-06 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기 Ceased KR20200069130A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156322A KR20200069130A (ko) 2018-12-06 2018-12-06 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180156322A KR20200069130A (ko) 2018-12-06 2018-12-06 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200069130A true KR20200069130A (ko) 2020-06-16

Family

ID=71141696

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180156322A Ceased KR20200069130A (ko) 2018-12-06 2018-12-06 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20200069130A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101028246B1 (ko) 2007-02-23 2011-04-11 엘지이노텍 주식회사 광수신기 광전집적회로

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101028246B1 (ko) 2007-02-23 2011-04-11 엘지이노텍 주식회사 광수신기 광전집적회로

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8139957B2 (en) High sensitivity optical receiver employing a high gain amplifier and an equalizing circuit
US8879927B2 (en) Optical receiver based on a decision feedback equalizer
US10700785B2 (en) Optical transceiver
US11336236B2 (en) Differential transimpedance amplifier
KR101950449B1 (ko) 대역폭이 향상된 트랜스임피던스 전치 증폭기
US8405461B2 (en) Light receiving circuit with differential output
KR20160057893A (ko) 선형 입력범위를 개선한 레귤레이티드 캐스코드 구조의 버스트 모드 광 전치증폭기
CN113300675B (zh) 减小稳定时间的突发模式光接收机跨阻放大器电路
US8907729B2 (en) Trans-impedance amplifier for high speed optical-electrical interfaces
JP2013102558A (ja) 光受信回路用信号増幅器
US20060115280A1 (en) Optical link bandwidth improvement
KR20220063922A (ko) 트랜스임피던스 증폭기 및 이를 포함하는 광 수신기
Atef et al. 8 Gbits/s inductorless transimpedance amplifier in 90 nm CMOS technology
US20130293301A1 (en) Trans-impedance amplifier for high speed optical-electrical interfaces
KR101054388B1 (ko) 광수신기용 트랜스임피던스 증폭기
Aznar et al. A 0.18 μm CMOS transimpedance amplifier with 26 dB dynamic range at 2.5 Gb/s
KR20200069130A (ko) 트랜스컨덕턴스 부스팅 기술을 이용한 저전력 광대역 광 수신기
Schoeniger et al. A low-noise energy-efficient inductor-less 50 Gbit/s transimpedance amplifier with high gain-bandwidth product in 0.13 µm SiGe BiCMOS
KR100641048B1 (ko) 트랜스임피던스 증폭기
Aznar et al. A highly sensitive 2.5 Gb/s transimpedance amplifier in CMOS technology
KR20200129804A (ko) 펄스진폭변조를 위한 선형 광 수신기 및 방법
JP2010016740A (ja) トランスインピーダンスアンプ
TW202332195A (zh) 跨阻抗放大器、光學接收器，以及電子裝置
Giannakopoulos Broadband Receiver Electronic Circuits for Fiber-Optical Communication Systems
WO2023197974A1 (zh) 一种光接收机

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20181206

PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20200225

Comment text: Request for Examination of Application

Patent event code: PA02011R01I

Patent event date: 20181206

Comment text: Patent Application

PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20201222

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20210225

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20201222

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I