CN102428645A - 具有分布式反馈线路控制的跨阻抗放大器 - Google Patents

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CN102428645A CN2010800215982A CN201080021598A CN102428645A CN 102428645 A CN102428645 A CN 102428645A CN 2010800215982 A CN2010800215982 A CN 2010800215982A CN 201080021598 A CN201080021598 A CN 201080021598A CN 102428645 A CN102428645 A CN 102428645A
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扬-凯·陈
李在植
里卡多·安德烈斯·阿罗卡
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Abstract

一种设备包含电子放大器及电反馈线路、多个电源以及电子控制器。所述电反馈线路将所述电子放大器的输出连接到其输入。所述电源连接到电子反馈线路上的节点。所述电子控制器经配置而以响应于到所述电反馈线路的电流输入的方式来调整所述电源。

Description

具有分布式反馈线路控制的跨阻抗放大器
技术领域
本发明涉及电子放大器及操作电子放大器的方法。
背景技术
此章节介绍可有助于促进对本发明的更好理解的方面。因此，应从此角度阅读此章节的陈述且不应将其理解为承认所述陈述是现有技术或不是现有技术。
图1图解说明基于差分有源跨阻抗放大器(ATIA)12及一对匹配的反向偏置的光电二极管14、16的实例性光检测电路10。光检测电路10测量入射在两个光电二极管14、16上的光L1、L2的强度的差。特定来说，第一及第二光电二极管14、16产生相应第一及第二输出电流I1、I2。第一输出电流I1及第二输出电流I2的量值指示入射在相应第一光电二极管14及第二光电二极管16上的光L1、L2的强度。
差分ATIA 12为电流/电压转换器。因此，差分ATIA 12的第一及第二输出处的电压之间的差与施加到ATIA的第一及第二输入的电流I1、I2之间的差大约成比例。
差分ATIA 12包含电子差分放大器18以及第一及第二电反馈线路20、22。反相电子差分放大器18可具有高输入阻抗、低输出阻抗及高电压增益，例如，如运算放大器。每一电反馈线路20、22包含电阻器R。每一电反馈线路20、22以电压反相方式将电子差分放大器18的输出24、26中的一者连接到电子差分放大器18的输入28、30中的对应一者。因此，电反馈线路20、22产生可使电子差分放大器18的操作稳定的负反馈。另外，电阻器R为使到ATIA 12的电流输入产生输出电压的无源内部负载。因此，ATIA12用作电流/电压转换器。
每一光电二极管14、16具有连接到ATIA 12的输入28、30中的一者的输出。因此，ATIA 12可产生其差指示由两个光电二极管14、16产生的电流之间的差的两个电压。由于所述电流的量值也指示由光电二极管14、16接收的光L1、L2的强度，因此，电子差分放大器18的两个输出24、26处的电压之间的差可提供对两个光电二极管14、16处所接收的光L1、L2的强度之间的差的测量。
发明内容
一种设备包含电子差分放大器及电反馈线路、多个电源以及电子控制器。所述电反馈线路将所述电子放大器的输出连接到其输入。所述电源连接到电子反馈线路上的节点。所述电子控制器经配置而以响应于到所述电反馈线路的电流输入的方式来调整所述电源。
在所述设备的一些实施例中，所述多个电源包含连接到每一节点的电流源。所述多个电源可包含连接到每一节点的电流吸收器。
在所述设备的一些实施例中，所述多个电源包含连接到每一节点的电流吸收器。
在所述设备的一些实施例中，所述控制器经配置以致使所述电子放大器的输入DC电压与所述电子放大器的输出DC电压之间的差演进为预设值。
在所述设备的一些实施例中，所述控制器经配置以致使所述电子放大器的输入DC电压演进为预设值。
在所述设备的一些实施例中，所述电子控制器包含经连接而以响应于到所述电子反馈线路的电流输入的方式来操作所述电源(例如，所述电流源及吸收器)的第二电子放大器。
在一些实施例中，所述设备包含连接到所述电子放大器的一个输入的光电二极管。
在一些特别实施例中，所述设备包含第二电反馈线路及多个第二电源。所述第二电反馈线路将所述电子放大器的第二输出连接到其第二输入。第二电源连接到第二电子反馈线路上的节点。所述电子控制器经配置而以响应于所述电子放大器的输入中的一者处的电流的方式来调整所述第二电源。
在一些此类特别实施例中，所述第二电源可包含连接到每一第二节点的第二电流源。
在一些此类特别实施例中，所述第二电源可包含连接到每一第二节点的第二电流吸收器。
在一些此类特别实施例中，所述电子控制器包含经连接而以响应于到所述第一电子反馈线路的电流输入的方式来操作所述第一及第二源的第二电子放大器。
一些此类特别实施例进一步包含电子控制器，其经配置以补偿所述第一反馈线路中的电流的量值与所述第二反馈线路中的电流的量值之间的差。
一种操作ATIA的方法包含将具有DC分量的电流输入到线性电反馈线路以及调整第一及第二电子源。
所述线性电反馈线路将电子放大器的输出连接到所述电子放大器的输入。所述调整响应于接收而从所述线性电反馈线路的位于所述源之间的段移除所述电流的所述DC分量。所述源连接到所述线性电反馈线路上的节点。
在一些实施例中，所述方法进一步包含操作一组电流吸收器或电流源以供应或吸收所述输入的电流。
在所述方法的一些实施例中，所述调整包含通过一电子放大器产生用于所述源的一个或一个以上控制电压，所述电子放大器具有经连接以接收所述电子放大器的输入处的电压的一个输入且具有经连接以接收参考电压的第二输入。
在所述方法的一些此类特别实施例中，所述调整进一步包含偏置一对电流源或电流吸收器以供应或吸收所述DC分量，以便从所述段移除DC分量。
附图说明
图1是图解说明其中可使用有源跨阻抗放大器(ATIA)来测量第一及第二所接收光强度之间的差的配置的电路图；
图2是图解说明其中以两端方式驱动ATIA的第一实施例的配置的电路图；
图3是图解说明其中以单端方式驱动图2的ATIA的配置的图示；
图4是图解说明包含单输出ATIA的实施例的配置的电路图；
图5A到图5B是图解说明其中以两端方式驱动ATIA的第三实施例的配置的电路图；
图5C是图解说明其中以单端方式驱动图5A到图5B的ATIA的第三实施例的配置的电路图；
图6图解说明其中可以单端或两端方式驱动ATIA的第四实施例的配置的电路图；及
图7是图解说明操作ATIA(例如，图2到图4、图5A到图5C及图6中的任一者中所示的ATIA)的方法的流程图。
在所述图及正文中，相同的参考符号指示具有相似或相同功能及/或结构的元件。
在所述图中，一些特征的相对尺寸可能被夸大以更清楚地图解说明其中的结构或特征中的一者或一者以上。
本文中，通过所述图及说明性实施例的实施方式更全面地描述各种实施例。然而，本发明可以各种形式体现且不限于所述图及说明性实施例的实施方式中所描述的实施例。
具体实施方式
本文中，有源跨阻抗放大器(ATIA)是指有源电流/电压转换器。ATIA包含有源电压放大器(例如，运算放大器(op-amp))及将负反馈提供到所述有源电压放大器的一个或一个以上电线。
ATIA的操作配置通常由一个或一个以上DC或几乎DC偏置电压确定。此处，几乎DC电压改变得极慢，例如，比ATIA将在其内操作的频率还慢若干数量级。ATIA的输入及/或输出处的DC及几乎DC电压可为此类偏置电压。因此，ATIA的输入或输出处的DC及几乎DC电压可需要设定为且快速演进为用以产生ATIA的所期望操作配置的值。
连接到ATIA的输入的装置可设定或改变ATIA的输入及/或输出处的DC或几乎DC电压。确实，此装置可设定ATIA的输入处的DC电压偏置且由于所述ATIA的反馈线路此装置的输出电流可设定ATIA的输出处的DC电压偏置。另外，此装置的DC输出电流及/或电压的慢变化可不期望地改变ATIA的输入及/或输出处的DC偏置。此变化可由此装置的环境条件的非预期改变产生。
作为实例，图1的光检测电路10可易遭受其操作配置的不期望改变。特定来说，光电二极管14、16由(例如)DC电压源V偏置以使得将光电二极管14、16反向偏置。光电二极管14、16的DC输出电流I1、I2的值影响电子差分放大器18的输入28、30处的DC偏置，即，输入共模电压VX。另外，由于反馈线路20、22，相同DC输出电流I1、I2也影响电子差分放大器18的输出24、26处的DC偏置，即，输出共模电压VY。另外，光电二极管14、16的输出电流I1、I2的慢的暂时变化可改变电子差分放大器18的输入28、30及/或输出24、26处的DC偏置。因此，ATIA 12的操作配置易受来自光电二极管14、16的DC输出电流I1、I2的影响。确实，这些输入特性可将ATIA12的操作点设定为具有不期望低的动态范围及/或不可接受的线性的配置。据信，适当地设定DC偏置配置的此类问题在于ATIA 12中使用大的反馈电阻器R来实现低噪声设计时变得更严重。举例来说，由于低噪声配置中输入及输出DC共模电压VX、VY的大小的所得大的差，此类偏置问题可变得更严重。
所图解说明的实施例中的一些实施例可补偿不同常数值或慢变化的输入电流以产生ATIA电子差分放大器的更期望的输入及/或输出DC偏置条件。
图2图解说明包含ATIA 42(即，在操作频率范围内具有近似线性响应的有源电流/电压转换器)的电子电路40的实施例。ATIA 42经配置而以两端配置操作，因为ATIA42经连接以自两个输入装置44、46接收电流。ATIA 42可经配置以在预选定操作频率范围内输出其差与来自输入装置44、46的电流之间的差大约成比例的一对电压。举例来说，输入装置44、46可为第一及第二匹配的且反向偏置的光电二极管，以使得ATIA42在预选定操作频率范围中第一输出且第二输出其差与入射在第一及第二光电二极管上的光强度LI、L2之间的差大约成比例的电压。由于输入装置44、46可在各种DC偏置下输出各种DC电流，因此输入装置44、46的操作特性的一般值可产生ATIA的不期望偏置配置或可慢变化以产生此不期望偏置配置。ATIA 42的一些实施例可补偿输入装置44、46的操作特性的相对一般值，以使得ATIA 42仍具有预选定及所期望操作配置。确实，ATIA 42可补偿输入装置44、46的不同类型输出特性之间的差及/或可暂时稳定输入装置44、46的DC输出特性以使得ATIA 42保持处于所期望操作配置。
ATIA 42包含电子差分放大器48；上部与下部分布式电反馈线路50、52；及电子控制器54。
电子差分放大器48具有输入56、58及输出60、62。电子差分放大器48可具有(例如)高输入阻抗、低输出阻抗及/或高电压增益，其中所述操作特性从低或DC频率高到ATIA 42的预选定操作范围的高端处的频率皆适用。作为实例，电子差分放大器48在从大约0赫兹到大约1千兆赫兹或更高的频率范围内用作常规运算放大器。
每一分布式电反馈线路50、52包含将电子差分放大器48的输出60、62中的一者连接到电子差分放大器48的相对反相输入56、58的反馈电阻器R、R′。反馈电阻器R、R′可具有大约相同电阻或可具有不同电阻。上部与下部分布式电反馈电线50、52提供可稳定电子差分放大器48的操作的负反馈。反馈电阻器R、R′也为使得ATIA 42能够将输入电流转换成输出电压且借此用作有源电流/电压转换器的无源内部负载。在其它实施例中，电阻器R、R′可为具有更一般阻抗的2端口装置，其中所述2端口装置在低频率下表现如同电阻器R、R′。
每一分布式电反馈线路50、52还包含一对可变DC电压源64、66、68、70，其经由电感器72、74、76、78连接到电反馈线路50、52上的反馈电阻器R、R′的相对侧。特定来说，每一电感器/可变DC电压源(即，对(72/64)、(74/66)、(76/68)及(78/70))在低频率下形成可变电压源且在高频率下(例如，在ATIA 42的预选定操作范围中的频率下)形成到接地的高阻抗连接。
对(72/64)、(74/66)、(76/68)及(78/70)可控制以调整电子差分放大器48的输入56、58及输出60、62处的DC电压偏置。举例来说，个别地调整所述对(72/64)、(74/66)、(76/68)及(78/70)中的一者的输出电压实现调整在电子差分放大器48的输入56、58或输出60、62中的所述对直接连接到其的一者处的DC偏置。另外，可变DC电压源64、66、68、70可经设置以在ATIA 42的较高操作频率下对经由电阻器R及R′的反馈造成最多小的影响，因为可变DC电压源64、66、68、70在那些较高操作频率下经由大的阻抗连接到通过R及R′的线性电反馈线路。举例来说，电感器72、74、76、78可经选择(例如)以在预选定频率操作范围中具有反馈电阻器R、R′的电阻的10倍或更多倍的阻抗，以使得可变DC电压源64、66、68、70对经由R及R′的反馈的直接影响在此频率范围中为小。
电子控制器54操作可变DC电压源64、66、68、70以将电子差分放大器48的输入56、58及/或输出60、62处的DC电压设定及/或维持在预选定及所期望值处。即，电子控制器54控制可变DC电压源64、66、68、70的输出电压以在存在来自经电压偏置的输入装置44、46的DC电流时适当地设定及/或暂时稳定电子差分放大器48的DC偏置。电子控制器54可在面对输入装置44、46的未知及/或慢变化的DC特性时以可接受方式设定及稳定电子差分放大器48的偏置配置。
为产生此偏置补偿，电子控制器54可有效地测量每一反馈电阻器R、R′的一个或两个侧处的低频率或DC电压，例如可测量输入及输出DC共模电压VX、VY或可测量差VX-VY。电子控制器54调整可变电压源64、66、68、70的输出电压以减少所述所测量的DC电压与所述DC电压的预选定所期望值之间的差以实现电子差分放大器48的所期望偏置配置。因此，在存在输入装置44、46的输出DC电流及DC偏置的未知及/或随时间变化的环境时可适宜地初始化及/或暂时稳定ATIA 42的DC操作或偏置点。
确实，偏置补偿可包含调整反馈电阻器R、R′中的DC或几乎DC电流的正负号及/或量值。此DC或几乎DC电流的正负号可通过调整相同分布式电反馈线路50、52的两个可变DC电压源64、66、68、70来交换其输出电压的相对量值而颠倒。此DC或几乎DC电流的量值可通过一起增加(降低)连接到相同反馈电阻器R、R′的相对侧的两个可变DC电压源64、66、68、70的输出电压的比率的量值来调整所述两个可变DC电压源而增加(降低)。
由于每一输入装置44、46连接到电子差分放大器48的输入56、58中的一者，因此电子差分放大器48的输出电压之间的差可指示来自输入装置44、46的电流之间的差。因此，在足够高以忽略通过可变DC电流源64、66、68、70的到接地的连接的频率下，电子差分放大器48的输出60、62处的电压之间的差可指示来自输入装置44、46的电流之间的大约成比例差。
在一些实施例中，输入装置44、46为反向偏置的光电二极管，以使得其输出电流的量值与入射在其上的光LI、L2的强度大约成比例。接着，在预选定频率操作范围中，ATIA 42的输出60、62处的电压之间的差可为对此类光电二极管处所接收的光强度之间的差的良好测量。
作为实例，ATIA 42可为相干光接收器的部分，所述相干光接收器经配置以接收并解码经调制而以100兆赫兹或更高的符号速率或甚至以1千兆赫兹或更高的符号速率载送QPSK符号的光载波。在此光接收器中，第一及第二输入装置44、46可为经连接以从光混合器的两个光输出检测光L1、L2的匹配的且反向偏置的光电二极管。在此光接收器中，由匹配的光电二极管接收的光L1、L2之间的强度差可指示调制于光载波上从而产生所述光L1、L2的QPSK符号的值或可使用所述值来确定此QPSK符号。一些此类相干光接收器可包含两个此类光混合器以使得可对经调制光载波的同相及正交相分量进行单独测量。每一光混合器接着将由一对对应的匹配的及反向偏置的光电二极管及相关联ATIA监视。来自两个ATIA的输出电压差可进一步经处理以确定调制到所接收光载波上的QPSK符号的值。
在此类光接收器中，所测量的强度差可用于通过组合对此类光强度差的测量与随后的数字处理来抽取此类QPSK符号值。在此类实施例中，电感器72、74、76、78可具有(例如)在100兆赫兹下或在一千兆赫兹下的高阻抗。所述阻抗可至少为反馈电阻器R、R′的电阻的10倍以使得在正被分析的光载波的符号调制频率下通过可变DC电压源64、66、68、70的接地连接不实质上影响经由电阻器R及R′的反馈。
在一些光接收器中，其中输入装置44、46为一对匹配的且反向偏置的光电二极管的电路40的实施例可用来测量从光混合器输出的光强度的此差。光接收器的一些此类实例可通过用图2的ATIA 42、下文图5A到图5C的ATIA 42″′或下文图6的ATIA 42″′来替换在第20070036555号美国专利申请公开案、第20070071456号美国专利申请公开案及第20080152361号美国专利申请公开案中的一者或一者以上中描述的电子放大器而形成。以上三个美国专利申请公开案的全部内容以引用的方式并入本文中。
图3及图4图解说明其中以单端方式驱动ATIA 42及另一ATIA 42″的电路40′、40″。这些电路40′、40″的一些实施例也可经配置以补偿ATIA 42、42″的DC偏置。
参考图3，电路40′包含如图2中已经图解说明的ATIA 42及输入装置44及新的输入装置46′。输入装置44可为(例如)连接于偏置电压源V与ATIA 42的一个输入之间且经配置以接收光L1的光电二极管。新的输入装置46′可为如所图解说明的将共用接地连接到ATIA 42的另一输入的常规电容器或可为另一装置(未显示)。
在电路40′中，ATIA 42包含如图2中已经图解说明的相同电子差分放大器48、分布式电反馈线路50、52及电子控制器54。电子控制器54仍控制ATIA 42的两侧上的上部与下部分布式电反馈线路50、52。因此，电子控制器54可仍以适合偏置配置设置ATIA42且也可仍以所述偏置配置暂时稳定ATIA 42。所述偏置配置可经预选择以使得在预选定操作频率范围内ATIA 42的输出电压之间的差与在光电二极管44处接收的光L1的强度大约成比例。
参考图4，电路40″包含ATIA 42″及输入装置44。
在电路40″中，输入装置44可为(例如)连接于偏置电压源V与ATIA 42″的上部输入56之间的经反向偏置的光电二极管。所述光电二极管经配置以接收光LI。
在电路40″中，输入装置46″为连接于共用接地与ATIA 42″的下部输入58之间的电阻器R″。
在电路40″中，ATIA 42″包含单输出电子差分放大器48″、上部分布式电反馈线路50及电子控制器54″。
电子差分放大器48″可为常规放大器，例如，从低频率到高的所期望操作频率具有高输入阻抗、低输出阻抗及/或高电压增益。举例来说，电子差分放大器48″可为常规运算放大器。
分布式电反馈线路50具有已经相对于图2到图3描述的形式。分布式电反馈线路50将电子差分放大器48″的输出连接到电子差分放大器48″的输入56，所述输入56相对于输出60反相。即，反馈线路50提供有稳定作用的负反馈。反馈线路50包含电阻器R，所述电阻器R提供ATIA 42″在其所期望操作频率范围中用作有源电流/电压转换器所需的负载。
电子控制器54″控制ATIA 42″的反馈线路50，以使得将电子差分放大器48″的输入及输出DC或几乎DC偏置电压设置及/或暂时稳定在所期望操作配置。电子控制器54″可有效地测量电子差分放大器48″的输入56及输出60处的DC或几乎DC电压且调整可变DC电压源64、66以设置及/或维持电子差分放大器48″的预选定输入及输出DC偏置。电子控制器54″对反馈线路50的操作将易于由所属领域的技术人员根据上文所述的图2到图3的电子控制器54的操作来理解。每一电子控制器54、54″使用类似的技术来设置及/或稳定电子差分放大器48、48″的DC偏置。电子控制器54″可设置及/或维持电子差分放大器48″的偏置配置，以使得在ATIA 42″的预选定操作频率范围中，ATIA 42″的输出电压Vout与入射在光电二极管44上的光L1的强度大约成比例。
图5A到图5C图解说明ATIA 42″′的第三实施例的实例性稳定最后状态40A到40C，其中所述稳定最后状态是通过以各种方式驱动ATIA 42″′来产生。在图5A到图5B的配置40A到40C中，每一输入装置44、46在稳定最后状态中产生相同DC输出电流，即，图5A中的输出电流+IPD及图5B中的输出电流-IPD。在这些电路中，第一及第二输入装置44、46可为(例如)类似地或相同地反向偏置的类似或相同光电二极管。在图5C的配置中，单个输入装置44′在稳定最后状态中产生DC输出电流+IPD。
在图5A到图5C中，ATIA 42″′包含电子差分放大器48；上部与下部分布式电反馈线路50″′、52″′；及控制器54″′。
电子差分放大器48可为(例如)图2到图3中所图解说明的电子差分放大器中的任一者。电子放大器48可从零频率到100兆赫兹或更高或甚至到1千兆赫兹或更高的频率具有高输入阻抗、低输出阻抗及/或高增益(例如)以用作运算放大器。
上部(下部)分布式电反馈线路50″′(52″′)包含上部(下部)线性电反馈线路90(92)、一对DC电流吸收器1及一对DC电流源2。上部(下部)线性电反馈线路90(92)以相对反相方式将电子差分放大器48的上部(下部)输出连接到电子差分放大器48的上部(下部)输入。
上部与下部线性电反馈线路90、92中的每一者是通过三个或三个以上串联连接的电阻器(例如，电阻器R1、电阻器R2+R3及电阻器R4)的序列来形成。在所述序列中，电阻器R1、R4连接到中间电阻器R2+R3的相对侧，即，在节点X及Y处。电阻器R1及R4具有相同或大约相同电阻。
每一对DC电流源2包含在节点X处连接到对应上部或下部线性电反馈线路90、92的一个DC电流源2及在节点Y处连接到相同上部或下部线性电反馈线路90、92的另一实质上相同DC电流源2。每一对DC电流吸收器1包含在节点X处连接到对应上部或下部线性电反馈线路90、92的一个DC电流吸收器1及在节点Y处连接到相同上部或下部线性电反馈线路90、92的另一实质上相同DC电流吸收器1。即，第一DC源-吸收器对直接连接到线性电反馈线路90、92的节点X，且第二DC源-吸收器对直接连接到相同线性电反馈线路90、92的节点Y。每一DC电流吸收器1可响应于所施加DC偏置的增加而增加其电流吸收且可响应于所施加DC偏置的降低而降低其电流吸收。类似地，每一DC电流源2可响应于所施加DC偏置的增加而增加其输出电流且可响应于所施加DC偏置的降低而降低其输出。
电子控制器54″′包含控制上部线性电反馈线路90的上部电子差分放大器94及控制下部线性电反馈线路92的下部电子差分放大器96。上部与下部电子差分放大器94、96可(例如)具有与电子差分放大器48的结构及/或配置类似或相同的结构及/或配置。上部(下部)电子差分放大器94、96的输入经由低通滤波器LPF(例如，RC电路或电感器)跨越上部(下部)反馈线路90、92的节点X及Y连接。因此，到上部(下部)电子差分放大器94(96)的DC电压VY′、VX′输入之间的差VY′-VX′与对应上部(下部)线性电反馈线路90(92)中的节点Y处的DC电压与节点X处的DC电压之间的差成比例。上部(下部)电子差分放大器94(96)的非反相输出连接到上部(下部)线性电反馈线路90(92)的所述对DC电流吸收器1的控制或偏置输入。上部(下部)电子差分放大器94(96)的反相输出连接到上部(下部)线性电反馈线路90(92)的所述对DC电流源2的控制或偏置输入。
电子控制器54″′的上部部分及下部部分具有相同结构。此外，电子控制器54″′的上部(下部)部分控制ATIA 42″′的DC上部(下部)输入及输出电压。即，控制器54″′的上部部分及下部部分使用相同过程及相同类型的元件来致使ATIA 42″′的相应上部DC偏置及下部DC偏置分别演进到稳定最后状态。
在ATIA 42″′中，电子控制器54″′致使电子差分放大器48的DC偏置演进到稳定最后状态。在稳定最后状态中，电子差分放大器48的上部输入及上部输出处的DC电压VY、VX之间的任何初始差已演进为零或接近零的值。在稳定最后状态中，电子差分放大器48的下部输入及下部输出处的DC电压VY、VX之间的任何初始差已演进为零或接近零的值。电子控制器54″′通过如下文所述将最后状态条件强加于ATIA 42″′的电路元件上来使电子差分放大器48的DC偏置演进为此稳定最后状态。
第一，电子控制器54″′的上部(下部)部分致使上部(下部)DC电流源2及/或上部(下部)DC电路吸收器1供应及/或吸收流过上部(下部)线性电反馈线路90(92)的电阻器R1及R4的DC电流。执行所述供应及/或吸收，以使得在稳定最后状态中实质上没有电流流过电阻器R2及R3。但，在此稳定最后状态中，极小的电流可仍在电阻器R2及R3中流动，此小的电流可是由于少数双极晶体管的基极电流及/或少数场效应晶体管的栅极泄漏电流所致。在图5A的稳定最后状态中，在电阻器R1中流动的DC电流转到直接连接到节点X的DC电流吸收器1，且在电阻器R4中流动的DC电流转到直接连接到节点Y的DC电流吸收器1。在图5B的稳定最后状态中，在电阻器R1中流动的DC电流来自直接连接到节点X的DC电流源2，且在电阻器R4中流动的DC电流来自直接连接到节点Y的DC电流源2。在图5C的稳定最后状态中，上部分布式电反馈线路50″′具有图5A的相同稳定最后状态，且下部分布式电反馈电路52″′具有其中下部DC电流吸收器及源1、2实质上不吸收或供应电流的稳定最后状态。
第二，电子控制器54″′致使上部(下部)对中的每一DC电流源2将相同DC电流供应到上部(下部)线性电反馈线路90(92)且致使上部(下部)对中的每一DC电流吸收器1从上部(下部)线性电反馈线路90(92)吸收相同DC电流。因此，在上部(下部)线性电反馈线路90(92)中，相同电流在电阻器R1中及在电阻器R4中流动。此确保在稳定最后状态中跨越上部(下部)线性电反馈线路90、92的电阻器R1的DC电压降与相同上部(下部)线性电反馈线路90(92)的电阻器R4的DC电压降相同。
出于以上原因，电子控制器54″′的上部(下部)部分致使电子差分放大器48的上部(下部)DC输出电压VY与上部(下部)DC输入电压VX之间的差朝向零演进。在线性电反馈线路90、92中，将控制DC电流吸收器1及DC电流源2以针对ATIA 42″′的输入处接收的DC电流的各种量值及正负号使差分放大器48的DC偏置演进为此稳定状态。
图5A到图5C图解说明由施加各种输入电流到ATIA 42″′产生的最后状态40A到40C。在缺少所施加输入电流时，线性电反馈线路90、92将不载送电流，且DC电流吸收器及源1、2将不供应或吸收任何实质DC电流。输入电流到ATIA 42″′的施加最初产生跨越电子差分放大器94、96的电压，所述电压致使电子差分放大器48的DC偏置状态的随后演进。
在图5A的配置40A中，输入装置44、46将相等的正输入电流(即，+IPD)施加到ATIA 42″′的两个输入，借此最初致使DC电流+IPD流过线性电反馈线路90、92。反馈电流+IPD最初致使跨越电阻器R2+R3的电压降，所述电压降又产生跨越电子差分放大器94、96的输入的正初始电压差Vx′-Vy′。作为响应，电子差分放大器94、96增加到最初吸收零电流的DC电流吸收器1的电压偏置，且降低到最初供应零电流的DC电流源2的电压偏置。因此，DC电流吸收器1吸收更多电流，且DC电流源2不供应或输出更多电流。电子差分放大器94、96继续增加到DC电流吸收器1的电压偏置且降低到DC电流源2的电压偏置，直到实现最后状态为止。在图5A中所图解说明的最后状态中，每一DC电流吸收器1吸收电流IPD，每一DC电流源供应零电流，且施加到DC电流吸收器及源1、2的偏置电压具有最后稳定值。
在图5B的配置40B中，输入装置44、46将相等的负输入电流(即，-IPD)施加到ATIA 43″′的两个输入，从而最初致使DC电流-IPD流过线性电反馈线路90、92。反馈电流-IPD致使跨越电阻器R2+R3的电压降，所述电压降又产生跨越电子差分放大器94、96的输入的负初始电压差Vx′-Vy′。作为响应，电子差分放大器94、96降低到最初吸收零电流的DC电流吸收器1的电压偏置且增加到最初供应零电流的DC电流源2的电压偏置。因此，DC电流源2输出更多电流，且DC电流吸收器1不吸收电流。电子差分放大器94、96继续降低到DC电流吸收器1的电压偏置且增加到DC电流源2的电压偏置，直到实现最后状态为止。在图5B中所图解说明的最后状态中，每一DC电流源2输出电流-IPD，每一DC电流吸收器1吸收零电流，且施加到DC电流吸收器及源1、2的偏置电压具有最后稳定值。
在图5C的配置40C中，输入装置44将正输入电流(即，+IPD)施加到ATIA 43″′的上部输入，且ATIA 42″′的下部输入不接收任何输入电流。因此，电子控制器54″′的上部部分及上部分布式反馈线路50″′如图50A中起作用以达到其中所图解说明的最后状态，且电子控制器54″′的下部部分及下部分布式反馈线路52″′保持处于最初状态中，在所述最初状态中，DC输入及输出电流以及DC所供应及所吸收电流保持处于其初始值处。
图6图解说明ATIA 42″″的第四实施例的各种驱动配置40″″。驱动配置40″″可为单端或双端。特定来说，一些驱动配置包含两个输入装置44、46，且其它驱动配置仅包含上部输入装置44。第三ATIA 42″″实现对DC输入电压及DC输出电压两者的控制。
ATIA 42″″包含主电子差分放大器48；上部与下部分布式反馈线路50″″、52″″；上部电子控制器54″″，及电子偏移控制器100，且任选地包含输出电子放大器或缓冲器98。
已经相对于图2到图3及图5A到图5C描述了主电子差分放大器48。
上部与下部分布式电反馈线路50″″、52″″包含具有已经针对图5A到图5C的上部与下部分布式反馈线路50″′、52″′描述的电阻器R1到R4、DC电流吸收器1及DC电流源2的线性电反馈线路。另外，上部(下部)分布式反馈线路50″″、52″″包含上部(下部)偏移DC电流吸收器3及上部(下部)偏移DC电流源4。偏移DC电流吸收器及源3、4在其中没有电流穿过线性电反馈线路90、92的初始状态中不吸收或不供应任何实质DC电流。如果所施加控制或偏置电压增加，那么由偏移DC电流吸收器3吸收的电流的量值可增加且如果所施加控制或偏置电压降低，那么所述电流量值可降低。由偏移DC电流源4供应的电流可针对增加的所施加控制或偏置电压而增加且可针对降低的所施加控制或偏置电压而降低。
上部电子控制器54″″包含电子差分放大器94(例如，运算放大器)，其中低通滤波器LPF位于其两个输入处，如已经针对图5A到图5C中的电子控制器54″′的上部部分所描述。低通滤波器LPF可替代地定位于电子差分放大器94的输出处(未显示)。上部电子控制器54″″还包含连接到其一个输入的参考DC电压源VREF。参考DC电压源VREF可为(例如)固定的常规电压源或ATIA 42″″的部分拷贝电路。所述部分拷贝电路可为(例如)不具有上部电子控制器54″″及受其控制的DC电流源2及DC电流吸收器1的相同电路。在所述部分拷贝电路中，ATIA的输入可不接收电流，以使得ATIA 42″″中的输入DC电压将等于在缺少输入电流时的输入DC偏置。
上部电子控制器54″″可控制电子差分放大器48的输入DC电压偏置。特定来说，上部电子控制器54″″的第一输入连接到参考电压VREF，且上部电子控制器54″″的第二输入连接到ATIA 42″″的主电子差分放大器48的上部输入。由于此连接配置，上部电子控制器54″″可随着其内部电子差分放大器94将其输入之间的电压差驱动为零而使ATIA42″″的DC输入电压朝向参考电压VREF演进。即，上部电子控制器54″″可使ATIA 42″″的主电子差分放大器48的DC输入电压演进为任一预选定参考DC电压VREF。
与在图5A到图5B的ATIA 42″′中由电子控制器54″′的相应上部部分及下部部分单独控制上部与下部分布式反馈线路50″′、52″′不同，上部电子控制器54″″控制上部与下部分布式反馈线路50″″、52″″两者。特定来说，上部电子控制器54″″具有到上部与下部分布式电反馈线路50″″、52″″中的DC电流源2及DC电流吸收器1的对称连接。
任选电子差分放大器或缓冲器98可向ATIA 42″″提供常规输出隔离及/或可向ATIA42″″提供一个或多个常规电子放大级。电子差分放大器或缓冲器98的每一输入连接到ATIA 42″的主电子差分放大器48的输出中的对应一者，借此，提供两端或差分输出。
电子偏移控制器100包含电子差分放大器102(例如，常规运算放大器)及一对低通滤波器LPF。低通滤波器LFP中的一者将电子差分放大器102的每一输入连接到电子放大器或缓冲器98的差分输出中的对应一者。电子差分放大器102的一个输出连接到上部分布式反馈线路50″″的偏移DC电流吸收器3的控制或偏置输入且连接到下部分布式反馈线路52″″的偏移DC电流源4的控制或偏置输入。电子差分放大器102的另一输出连接到上部分布式反馈线路50″″的偏移DC电流源4的控制或偏置输入且连接到下部分布式反馈线路52″″的偏移DC电流吸收器3的控制或偏置输入。因此，电子差分放大器102驱动偏移DC电流吸收器及源3、4以在上部与下部分布式反馈线路50″″、52″″中以相反方式吸收及供应DC反馈电流。确实，电子偏移控制器100自动地调整由偏移DC电流吸收器及源3、4所供应及吸收的DC电流的量值直到ATIA 42″″的输出电压的任何DC电压差趋于零为止。
因此，电子偏移控制器100可自动地设定偏移DC吸收器及源3、4中的电流电平以补偿上部与下部线性电反馈线路90、92中的反馈电流的量值及/或正负号之间的不对称。可发生此类不对称是因为即使输入装置44、46可输出不同电流，上部电子控制器54″″还是以相同方式配置上部与下部DC电流吸收器及源1、2。可发生此类不对称也是由于主电子差分放大器48的双端行为中及/或任选电子差分放大器或缓冲器98中的偏移不对称所致。
尽管图5A到图5C图解说明其中DC输出电压的稳定最后值等于DC输入电压的稳定最后值的实施例，但所属领域的技术人员将易于能够基于本文中的揭示内容产生其中DC偏置电压的所述稳定最后值不同的替代ATIA。举例来说，此类替代ATIA可通过以下方法制作：在ATIA 42″′中将并联的固定或恒定DC电流吸收器及/或固定或恒定DC电流源添加到每一对DC电流吸收器1中的一个DC电流吸收器1且添加到每一对DC电流源2中的一个DC电流源2。特定来说，此固定DC电流吸收器及源可实现此替代ATIA的构造，所述替代ATIA具有实质上如图5A到图5B中所示的ATIA 42″′的结构，除了其具有不同于其稳定输入DC电压VX的稳定输出DC电压VY。
所属领域的技术人员也将了解可对图6的ATIA 42″″作出类似的修改以实现其中DC分量VX及VY相差预选定量的稳定最后状态。
图7图解说明操作ATIA的方法80，所述方法实施对电压偏置的动态控制。方法80可经执行以如上文所论述操作图解说明于图2到图4、图5A到图5C及图6中的ATIA 42、42″、42″′、42″″。ATIA具有电子放大器，例如，图2到图3、图5A到图5C及图6的主电子差分放大器48及图4的非差分电子放大器48″；及将所述电子放大器的输出连接到其输入的一个或一个以上线性电反馈线路，例如，图2到图7的线性电反馈线路。
方法80包含将具有DC分量的电流输入到线性电反馈线路(步骤82)。所述线性电反馈线路以反相方式将电子放大器的输出连接到所述电子放大器的输入。
所述方法包含调整第一及第二电源以响应于接收步骤82从所述线性电反馈线路的位于所述源之间的段实质上移除所述电流的DC分量(步骤84)。移除步骤84可包含操作一组DC电流吸收器或DC电流源以在所述线性电反馈线路上的节点处供应或吸收所述输入电流的所述DC分量。在一些实施例中，所述操作步骤可包含通过一电子放大器产生用于所述源的一个或一个以上控制电压，所述电子放大器具有经连接以接收所述电子放大器的输入处的电压的一个输入且具有经连接以接收参考电压的第二输入。所述调整步骤可进一步包含偏置一对DC电流源及/或DC电流吸收器以供应或吸收所述DC分量，以使得在所述段上实质上没有DC分量。
如果ATIA经配置以用于两端驱动，那么方法80可包含调整另一组电源，例如图2到图3的可变DC电压源68、70或图5A到图5C及图6的DC电流源2及/或DC电流吸收器。
依据揭示内容、图式及权利要求书，所属领域的技术人员将显而易见本发明的其它实施例。

Claims (10)

1.一种设备，其包括：
电子放大器；
电反馈线路，其将所述电子放大器的输出连接到所述电子放大器的输入；
多个电源，其连接到电子反馈线路上的节点；及
电子控制器，其经配置而以响应于到所述电反馈线路的电流输入的方式来调整所述电源。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述多个电源包含连接到每一节点的电流源及/或连接到每一节点的电流吸收器。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述控制器经配置以致使差演进为预设值，所述差为所述电子放大器的输入处的DC电压减去所述电子放大器的输出处的DC电压。
4.根据权利要求1、权利要求2或权利要求3所述的设备，其中所述控制器经配置以致使所述电子放大器的输入DC电压演进为预设值。
5.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3或权利要求4所述的设备，其中所述电子控制器包含经连接而以响应于到所述电子反馈线路的电流输入的方式来操作所述电流源及吸收器的第二电子放大器。
6.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4或权利要求5所述的设备，其进一步包括连接到所述放大器的一个输入的光电二极管。
7.根据权利要求1、权利要求2、权利要求3、权利要求4或权利要求5所述的设备，其进一步包括：
第二电反馈线路，其将所述电子放大器的第二输出连接到所述放大器的第二输入且在其上具有一个或一个以上第二电阻器；
多个第二电源，其连接到所述第二电子反馈线路上的节点；且
其中所述电子控制器经配置而以响应于到所述电反馈线路中的一者的输入的方式来调整所述第二电源。
8.一种操作ATIA的方法，其包括：
将具有DC分量的电流输入到线性电反馈线路，所述线性电反馈线路将电子放大器的输出连接到所述电子放大器的输入；及
调整第一及第二电子源以响应于接收而从所述线性电反馈线路的位于所述源之间的段移除所述电流的所述DC分量，所述源连接所述线性电反馈线路上的节点。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括操作一组电流吸收器或电流源以供应或吸收所述输入的电流。
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中所述调整进一步包括偏置一对电流源或电流吸收器以供应或吸收所述DC分量，以便从所述段移除DC分量。
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