红外光学接收器的直流光电流抑制跨阻放大器设计

"这篇研究论文探讨了一种具有直流光电流抑制功能的跨阻放大器，适用于CMOS工艺的红外光学接收器芯片。该芯片旨在精确检测低至十纳安到数百皮安的电流，并在遇到大电流时避免放大器饱和失真。论文通过Cadence仿真工具进行了功能模拟，结果显示，在3V工作电压下，电路能有效抑制10nA到290pA的直流光电流，增益达到46dB，稳定性良好，噪声为3.41nV/Hz，功耗仅为9.6mW，实现了高灵敏度和强抗干扰能力的设计目标。" 本文的核心知识点包括： 1. **跨阻放大器（Transimpedance Amplifier）**：跨阻放大器是一种将电流信号转换为电压信号的放大器，其主要特点是输入阻抗极高，输出阻抗极低。在本研究中，设计的跨阻放大器专门用于红外光学接收器，以将光电二极管产生的微弱光电流转换为可测量的电压。 2. **直流光电流抑制**：红外接收器在工作中可能会接收到大量的直流光电流，如果不加以抑制，可能会影响放大器的线性工作区间，导致饱和失真。本研究提出了一种电路设计，能够有效地抑制这种直流光电流，确保放大器的正常工作。 3. **红外接收器芯片**：基于CMOS工艺的红外接收器芯片，这类芯片通常用于红外通信、热成像等应用，需要高灵敏度地捕捉和处理红外光产生的微弱电流。 4. **功能仿真**：利用Cadence等电子设计自动化工具进行的功能仿真，是集成电路设计中的重要步骤，可以验证电路设计的正确性和性能指标，如增益、噪声和功耗。 5. **增益（Gain）**：论文中提到的46dB增益意味着电路对电流变化的放大能力，这使得即使微小的电流变化也能被显著放大并准确检测。 6. **噪声性能**：噪声3.41nV/Hz表示电路在单位频率带宽内的噪声水平，较低的噪声性能有助于提高信号检测的精度和系统的信噪比。 7. **功耗（Power Consumption）**：9.6mW的功耗表明该电路在保持高性能的同时，实现了低能耗，这对于便携式或电池供电的红外光学系统尤为重要。 8. **抗干扰能力**：高灵敏度和强抗干扰能力的设计，意味着该芯片能够在复杂的环境中稳定工作，不会因为环境噪声或其他信号的干扰而降低检测性能。 这篇研究论文提出了一种创新的跨阻放大器设计，有效地解决了红外光学接收器中的直流光电流问题，提升了系统在低电流检测和抗干扰方面的性能。