具有多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片及激光雷达的制作方法

本发明涉及芯片设计领域，特别是涉及一种具有多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片及激光雷达。

背景技术：

跨阻放大器tia用于将光电传感器生成的微弱光电流转化并放大为电压信号，并输出给后续的电路进行处理。因而，跨阻放大器tia为光通信系统接收端的核心部件，其噪声等核心指标基本决定了整个接收系统的性能。

由于跨阻放大器tia具有信号放大的功能，尤其在多通道跨阻放大器阵列中，一旦噪声被引入通道中，会导致噪声被放大，破坏接收系统的性能。

同时，多通道跨阻放大器阵列的多个通道通常具有多条布线，而布线存在寄生电容，一旦非必要的信号被引入通道中，将带来串扰，干扰接收系统的性能。

故而，如何降低串扰，提升跨阻放大器阵列芯片的性能是现有技术中需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于，降低芯片中的串扰，提升系统的信号质量。

更进一步的，降低具有多通道的跨阻放大器阵列芯片的噪声。

本发明公开了一种具有多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片，该跨阻放大器阵列芯片包括至少一组跨阻放大器单元，该跨阻放大器单元包括第一模块以及第二模块，跨阻放大模块位于该第一或第二模块，该第一模块与第二模块之间连接有多条通道；

第一模块包括多个第一开关；

第二模块包括多个第二开关；

同一通道分别与该第一开关与该第二开关耦接。

同一通道所耦接的该第一开关与该第二开关同步导通或关断。

该第一模块还包括跨阻放大模块；或者，

该第一模块为该芯片的输入模块，该第二模块还包括该跨阻放大模块。

该第二模块的该多个第二开关通过多路选择器实现。

该多个第一开关与该多路选择器的各条支路的输入一一对应耦接。

多组该跨阻放大器单元依控制时序导通。

每组该跨阻放大器单元同一时刻导通一个通道。

该输入模块的输入信号包括单端输入信号或者差分输入信号；

跨阻放大模块的输出信号包括单端输出信号或者差分输出信号。

该第一模块使用第一电源端，该第二模块使用第二电源端。

本发明还公开了一种激光雷达，该激光雷达具有所述的具有多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片。

本发明可降低芯片中的串扰，提升系统的信号质量。避免噪声被放大。芯片中的布线可以任意排布，灵活性更高，可适应不同的版面环境，节约布图面积。且本发明可节省跨阻放大模块的数量，降低功耗及芯片尺寸，降低成本。本发明的技术方案大大扩展了开关选通通道数量，加大了通道布线版图排版的自由度。

附图说明

图1所示为本发明的多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片的整体结构示意图。

图2所示为该跨阻放大器阵列芯片的第一实施例的结构示意图。

图3所示为该跨阻放大器阵列芯片的第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例描述本发明的技术方案的实现过程，不作为对本发明的限制。

为了降低芯片中的串扰，提升系统的信号质量。进一步的，降低具有多通道的跨阻放大器阵列芯片的噪声，本发明公开了一种具有多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片。本发明为同一通道设置有两个开关，以避免未选通的通道的寄生电容引入的串扰。

如图1所示为本发明的多通道双开关控制的跨阻放大器阵列芯片的整体结构示意图。

该跨阻放大器阵列芯片100包括一组或多组跨阻放大器单元1。电流输入信号iin与一或多组跨阻放大器单元1的输入端连接。该输入端可接收多路电流信号。电流信号经过前置放大级跨阻放大器单元1转化为电压信号，后置放大器pa对电压信号进一步放大后，进入缓冲级bf输出。currentref电流参考电路用以提供各级模块偏置电流。

跨阻放大器单元1是roic的最前级，其本质上是由运算放大器组与输入输出级之间的反馈电阻构成，具有低的输入和输出阻抗。运放大的增益有利于获得低的输入阻抗，提高带宽。输出信号vout具有低输出阻抗，可以适应较大负载变化，可通过ac耦合或dc耦合方式与输出负载相连。

该跨阻放大器单元1包括第一模块10以及第二模块20，跨阻放大模块位于该第一或第二模块，该第一模块与第二模块之间连接有多条通道；

第一模块10包括多个第一开关11；

第二模块10包括多个第二开关21；

同一通道分别与该第一开关11与该第二开关21耦接。

如图2所示为该跨阻放大器阵列芯片的第一实施例的结构示意图。

该第一模块10为该芯片的输入模块，包括多个该第一开关11，该输入模块的输入信号包括单端输入信号或者差分输入信号。该第二模块20包括该多个第二开关21以及一个该跨阻放大模块30，该跨阻放大模块的输出信号包括单端输出信号或者差分输出信号。每个第一开关11与一第二开关21直接对应，即第一、二开关成对耦接于同一通道。该多个第二开关21耦接于同一该跨阻放大模块30。同一通道所耦接的该第一开关与该第二开关同步导通或关断。一地址位译码后的选通信号被传送至所有的第一开关与第二开关，在一优选实施例中，每组该跨阻放大器单元同一时刻仅导通一个通道，不同通道依序导通。如此，使得未导通的通道处于完全关断的状态，未选通通道所接收到的信号截留在第一开关处，则该通道的噪声无法进入跨阻放大模块30，避免了噪声被放大，影响后续的信号输出。更为重要的是，由于未导通的通道处于关断的状态，故而未导通的通道上信号由于两个开关的存在而大幅衰减，进而降低对导通通道的串扰，故而提升了系统的信号质量。该未导通的通道上信号可以是寄生电容产生的。该多个通道借助布线来实现，如果串扰存在，则布线的线间距以及长度均需符合特定要求才能保证输出信号的质量。由于在本案中串扰得到了抑制，通道的布线可以任意排布，灵活性更高，可适应不同的版面环境，节约布图面积。且由于本实施例中的跨阻放大模块30设置于所有通道之后，多通道选一导通，则多个通道可仅对应设置一个跨阻放大模块30，每个导通的通道均与该跨阻放大模块30耦接，无需每个通道均对应设置一个跨阻放大模块，节省了跨阻放大模块30的数量，降低功耗及芯片尺寸，降低了成本。

该第一模块10使用第一电源端，该第二模块20使用第二电源端。使用不同电源端相对于使用同一电源端的方案，可防止第二模块的信号经由同一电源端对第一模块产生串扰。

与第一实施例类似的，如图3所示为该跨阻放大器阵列芯片的第二实施例的结构示意图。

该第一模块10包括多个跨阻放大模块30以及多个该第一开关11，该第二模块20包括多个该第二开关21。

在一实施例中，该第二模块20的该多个第二开关21可通过多选一的多路选择器实现。该多个第一开关11与该多路选择器的各条支路的输入一一对应耦接。一选通信号被传送至所有的第一开关与该第二开关，同一通道所耦接的该第一开关与该第二开关的对应支路同步导通或关断。

在这一实施例中，该第一模块中的跨阻放大模块30接收来自该芯片的输入模块的输入信号，进行跨阻放大后，通过所导通的通路，将放大后的信号经由第二模块传输至后置放大器pa，或者，同时包括pa以及bf的输出模块。

如图1所示，跨阻放大器阵列芯片100中具有多组跨阻放大器单元1，多组该跨阻放大器单元依控制时序导通。即，不同跨阻放大器单元可轮询导通，每个时刻只有一个跨阻放大器单元中的一个通道导通，导通顺序可根据控制时序设置，以适应于不同的需要。

本发明公开的上述跨阻放大器阵列芯片，可以应用在多种光电接收系统中，例如，可应用于激光雷达中。

本发明通过设置一组该跨阻放大器单元实现了n通道选一，还可通过m组该跨阻放大器单元实现n*m通道选n。在庞大的阵列中，保持较低串扰，较少的噪声，提升系统的信号质量。

本发明的技术方案大大扩展了开关选通通道数量，加大了通道布线版图排版的自由度。

上述实施例仅为实现本发明的示例性描述，而不用以限制本发明的保护范围，本领域的技术人员可据以做出各种明显变形以及等同替换的技术方案，皆涵盖于本发明的公开范围内，本发明的保护范围请参阅后附带权利要求书中记载为准。