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光模块中的跨阻放大器TIA是什么?

跨阻放大器(TIA)全称为Trans-impedance amplifier,是放大器类型的一种,位于光模块中探测器的前端。

在电学范畴,假设放大器增益A=Y/X,Y为输出,X为输入。由于表征一个信号不是用电压就是电流,所以组合一下就有4种放大器,当输入为电流信号、输出为电压信号时,A=Y(电压)/X(电流),增益单位为电阻,所以一般称之为跨阻放大器。简单点说,TIA是应用于将电流放大至电压的场景。

TIA的电路比较简单,主要由一个运放并联一个反馈电阻构成,通常还会并联一个反馈电容,用于提高系统的稳定性。如下图所示。

光模块中的跨阻放大器TIA是什么?

TIA由于具有高带宽的优点,一般用于光电传输通讯系统等高速电路。例如PIN-TIA,PIN-TIA光接收器是将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件,其工作原理是:PIN的光敏面受探测光照射时,由于P-N结处于反向偏置。光生载流子在电场的作用下产生漂移,在外电路产生光电流;光电流通过跨阻放大器进行放大输出,由此完成将光信号转换成电信号并将电信号初步放大的功能。而在实际应用中,我们会根据TIA的要求,采用-5.2V、3.3V或其它的供电形式,用不同的外围电路形式来完成封装。

在DWDM系统中,OSNR信噪比是衡量整个系统传输性能的重要指标之一。信噪比就是信号和噪声的比值,如何将信噪比提高到一个理想的传输性能值呢?由上段的描述我们就可以通过引入TIA的方式。信号在经过光纤传输之后,光功率和色散在一定程度上有所衰减。光放大器将光信号转化为电信号进行放大处理时,TIA可以有效地抑制噪声信号的放大。通俗一点说,跨阻放大器TIA是一种在同等条件下减小负面因素(噪声)进而提升正面因素的技术手段。

光模块中的跨阻放大器TIA是什么?

光模块中的跨阻放大器TIA是什么?

举两个例子,上图分别是易飞扬(Gigalight)的10G SFP+ ZR和100G QSFP28 LR4光模块,一般来说在光模块里TIA和探测器是靠在一块的,而TIA也会以裸片的形式存在,以便于与探测器封装在一起。TIA要处理的是与灵敏度值相关的电流信号,而灵敏度又是和信号传输距离密切相关的参数,TIA跨阻放大器在光模块中的重要性也就可见一斑了。

原创文章,作者:易飞扬,如若转载,请注明出处:https://www.gigalight.com/cn/bbs/faq/transimpedance-amplifier-tia.html

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