MAX3266/MAX3267 - Maxim

19-4796; Rev 0; 1/99
KIT
ATION
EVALU
E
L
B
A
AVAIL
概要 ___________________________________
特長 ___________________________________
MAX3266は1.25Gbps LAN光ファイバレシーバ用の
トランスインピーダンスプリアンプです。本回路は入力
換算ノイズが200nA、帯域幅が920MHz、入力オーバ
ロードが1mAとなっています。
◆ 入力換算ノイズ：200nA(MAX3266)
500nA(MAX3267)
MAX3267は最大2.5Gbpsの通信をサポートするピン
コンパチブル製品で、入力換算ノイズが500nA、帯域
幅が1.9GHz、入力オーバロードが1mAとなっています。
◆ 入力オーバロード：1mA
いずれも+3.0V∼+5.5V単一電源で動作し、補償コン
デンサを必要としません。また、フォトダイオードに
1.5kΩ抵抗を通じてV CC への正バイアスを提供する
省スペースのフィルタ接続部を含んでいます。これら
の特長により、TO-46又はTO-56ヘッダにフォトダイ
オードと共に簡単に組み込むことができます。
1.25GbpsのMAX3266は、標準光ダイナミックレンジ
が短波長(850nm)構成で-24dBm∼0dBm、長波長
(1300nm)構成で-27dBm∼-3dBmとなっています。
2.5GbpsのMAX3267は、標準光ダイナミックレンジ
が短波長構成で-21dBm∼0dBm、長波長構成で
-24dBm∼-3dBmとなっています。
◆ 帯域幅：920MHz(MAX3266)
1900MHz(MAX3267)
◆ 単一電源：+3.0V∼+5.5V
型番 ___________________________________
PART
TEMP. RANGE
MAX3266CSA
0°C to +70°C
8 SO
PIN-PACKAGE
MAX3266C/D
—
Dice*
MAX3267CSA
0°C to +70°C
8 SO
MAX3267C/D
—
Dice*
*Dice are designed to operate with junction temperatures of 0°C
to +100°C but are tested and guaranteed only at TA = +25°C.
ピン配置 _______________________________
TOP VIEW
アプリケーション _______________________
VCC 1
ギガビットイーサネット
N.C. 2
1.0Gbps∼2.5Gbpsの光レシーバ
IN
ファイバチャネル
3
MAX3266
MAX3267
FILTER 4
8
GND
7
OUT+
6
OUT-
5
GND
SO
標準アプリケーション回路 __________________________________________________________
VCC
0.01µF
1.5k
CFILTER
400pF
VCC
FILTER
0.1µF
OUT+
PHOTODIODE
IN
100Ω
OUT-
MAX3266
MAX3267
0.1µF
LIMITING
AMPLIFIER
GND
________________________________________________________________ Maxim Integrated Products
1
無料サンプル及び最新版データシートの入手にはマキシム社のホームページをご利用下さい。http://www.maxim-ic.com
MAX3266/MAX3267
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
MAX3266/MAX3267
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Supply Voltage (VCC - GND) .................................-0.5V to +6.0V
IN Current..............................................................-4mA to +4mA
FILTER Current......................................................-8mA to +8mA
Voltage at OUT+, OUT- ...................(VCC - 1.5V) to (VCC + 0.5V)
Continuous Power Dissipation (TA = +70°C)
SO package (derate 6.7mW/°C above +70°C).............533mW
Storage Temperature Range .............................-55°C to +150°C
Operating Junction Temperature (die) ..............-55°C to +150°C
Processing Temperature (die) .........................................+400°C
Lead Temperature (soldering, 10sec) .............................+300°C
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional
operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to
absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(VCC = +3.0V to +5.5V, TA = 0°C to +70°C, 100Ω load between OUT+ and OUT-. Typical values are at TA = +25°C, VCC = 3.3V,
source capacitance = 0.85pF, unless otherwise noted.) (Note 1)
PARAMETER
CONDITIONS
Input Bias Voltage
MIN
TYP
MAX
0.69
0.83
0.91
V
26
50
mA
Supply Current
Transimpedance
Differential, measured
with 30µAp-p signal
(40µAp-p for MAX3267)
MAX3266
2260
2800
3400
MAX3267
1540
1900
2330
UNITS
Ω
Output Impedance
Single-ended (per side)
48
50
52
Ω
Maximum Differential Output
Voltage
Input = 1mAp-p
185
250
415
mVp-p
1220
1500
1860
Ω
Filter Resistor
AC Input Overload
1.0
mAp-p
DC Input Overload
0.65
mA
Die, packaged in TO-56
header (Note 2)
Input-Referred RMS Noise
SO package
(Note 2)
Input-Referred Noise Density
Small-Signal Bandwidth
(Note 2)
MAX3266
192
MAX3266
200
MAX3267
485
MAX3266
MAX3267
6.6
11.0
256
nA
655
pA/(Hz)1/2
MAX3266
750
920
1100
MAX3267
1530
1900
2420
Low-Frequency Cutoff
-3dB, input ≤ 20µADC
Transimpedance Linear Range
Peak-to-peak
0.95 < linearity < 1.05
Deterministic Jitter
(Note 3)
Power-Supply Rejection Ratio
(PSRR)
Output referred, f < 2MHz
PSRR = -20log (∆VOUT/∆VCC)
44
MAX3266
MAX3267
MHz
kHz
30
40
µAp-p
MAX3266
19
76
MAX3267
12
50
50
ps
ps
dB
Note 1: Source Capacitance represents the total capacitance at the IN pin during characterization of noise and bandwidth parameters. Figure 1 shows the typical source capacitance vs. reverse voltage for the photodiode used during characterization of
TO-56 header packages. Noise and bandwidth will be affected by the source capacitance. See the Typical Operating
Characteristics for more information.
Note 2: Input-Referred Noise is calculated as RMS Output Noise / (Gain at f = 10MHz). Noise Density is (Input-Referred Noise) /
√bandwidth. No external filters are used for the noise measurements.
Note 3: Deterministic Jitter is measured with the K28.5 pattern applied to the input [00111110101100000101].
2
_______________________________________________________________________________________
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
(VCC = +3.3V, TA = +25°C, MAX3266/MAX3267 EV kit, source capacitance = 0.85pF, unless otherwise noted.)
210
200
190
CIN = 1.0pF
560
540
520
500
480
25
50
75
CIN 1.5pF
25
50
75
100
1M
1G
10G
DETERMINISTIC JITTER
vs. INPUT AMPLITUDE
INPUT-REFERRED RMS NOISE CURRENT
vs. DC INPUT CURRENT
SMALL-SIGNAL TRANSIMPEDANCE
vs. TEMPERATURE
40
MAX3266
20
10
69
68
700
MAX3267
600
500
400
300
1000
10
100
0
1000
CIN = 0.5pF
890
840
BANDWIDTH (MHz)
940
2000
CIN = 0.5pF
CIN = 1.0pF
1800
50
75
JUNCTION TEMPERATURE (°C)
100
1500
40
50
60
70
80
400
INPUT = 1mAp-p
380
360
340
320
300
280
240
220
1600
CIN = 1.5pF
30
260
1700
740
20
MAX3266/MAX3267
OUTPUT AMPLITUDE vs. TEMPERATURE
CIN IS SOURCE CAPACITANCE
2300 PRESENTED TO DIE, INCLUDES
PACKAGE PARASITIC, PIN DIODE,
2200 AND PARASITIC INTERCONNECT
CAPACITANCE
2100
1900
10
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
2400
MAX3266/67-07
990
25
MAX3267
63
MAX3267
BANDWIDTH vs. TEMPERATURE
CIN IS SOURCE CAPACITANCE
PRESENTED TO DIE, INCLUDES
PACKAGE PARASITIC, PIN DIODE,
AND PARASITIC INTERCONNECT
CAPACITANCE
CIN = 1.0pF
64
DIFFERENTIAL DC INPUT CURRENT (µA)
MAX3266
BANDWIDTH vs. TEMPERATURE
1040
65
60
1
PEAK-TO-PEAK AMPLITUDE (µA)
1090
66
61
MAX3266
AMPLITUDE (mV)
100
MAX3266
67
62
200
0
10
MAX3266/67-06
800
100
MAX3267
0
70
MAX3266/67-05
900
TRANSIMPEDANCE (dB)
60
50
1000
INPUT-REFERRED NOISE (nA)
MAX3266/67-04
70
0
100M
FREQUENCY (Hz)
80
790
10M
JUNCTION TEMPERATURE (°C)
K28.5 DATA STREAM
EXTINCTION RATIO > 8
30
MAX3266/67-03
CIN 1.0pF CIN 0.5pF
JUNCTION TEMPERATURE (°C)
100
90
MAX3267
60
50
0
100
65
55
440
420
0
BANDWIDTH (MHz)
70
460
CIN = 1.5pF
170
PEAK-TO-PEAK JITTER (ps)
580
MAX3266
MAX3266/67-08
180
CIN = 0.5pF
600
TRANSIMPEDANCE (dB)
220
CIN IS SOURCE CAPACITANCE
PRESENTED TO DIE, INCLUDES
PACKAGE PARASITIC, PIN DIODE,
AND PARASITIC INTERCONNECT
CAPACITANCE
620
FREQUENCY RESPONSE
75
MAX3367 toc3
INPUT-REFERRED NOISE (nA)
230
640
MAX3267 toc02
CIN IS SOURCE CAPACITANCE
PRESENTED TO DIE, INCLUDES
PACKAGE PARASITIC, PIN DIODE,
AND PARASITIC INTERCONNECT
CAPACITANCE
240
MAX3267
INPUT-REFERRED NOISE vs. TEMPERATURE
INPUT-REFERRED NOISE (nA)
250
MAX3266/67-01
MAX3266
INPUT-REFERRED NOISE vs. TEMPERATURE
CIN = 1.5pF
0
25
50
75
JUNCTION TEMPERATURE (°C)
100
200
0
20
40
60
80
AMBIENT TEMPERATURE (°C)
_______________________________________________________________________________________
3
MAX3266/MAX3267
標準動作特性 ______________________________________________________________________
標準動作特性(続き)_________________________________________________________________
(VCC = +3.3V, TA = +25°C, MAX3266/MAX3267 EV kit, source capacitance = 0.85pF, unless otherwise noted.)
MAX3266/67-10
INPUT: 27-1 PRBS
5mV/div
30mV/div
4mV/div
MAX3266/67-11
MAX3267
EYE DIAGRAM (INPUT = 20µAp-p)
MAX3266
EYE DIAGRAM (INPUT = 1mAp-p)
MAX3266
EYE DIAGRAM (INPUT = 10µAp-p)
MAX3266/67-09
INPUT: 27-1 PRBS
INPUT: 27-1 PRBS
80ps/div
160ps/div
160ps/div
MAX3267
EYE DIAGRAM (INPUT = 1mAp-p)
DC TRANSFER FUNCTION
30mV/div
150
MAX3266/67-13
INPUT: 27-1 PRBS
100
OUTPUT VOLTAGE (mVp-p)
MAX3266/67-12
MAX3266/MAX3267
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
MAX3267
50
MAX3266
0
-50
-100
-150
80ps/div
-200 -150 -100 -50
0
50
100 150 200
INPUT CURRENT (µA)
端子説明 __________________________________________________________________________
4
端子
名称
機能
1
VCC
電源電圧
2
N.C.
無接続
3
IN
4
FILTER
5
GND
グランド
6
OUT-
反転出力。INに電流が流れ込むと、V OUT-が減少します。
7
OUT+
非反転出力。INに電流が流れ込むと、V OUT+が増加します。
8
GND
グランド
アンプ入力
1.5kΩ抵抗を通じてV CCに接続し、フォトダイオードにバイアス電圧を提供します。このピンをグランドに
接続すると、DCキャンセルアンプがディセーブルされ、試験用にINからOUT+及びOUT- にDC経路が形成
されます。
_______________________________________________________________________________________
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
トランスインピーダンスアンプ
MAX3266は1.25Gbps光ファイバアプリケーション用
に設計されたトランスインピーダンスアンプです。図2に
MAX3266のファンクションダイアグラムを示します。
MAX3266はトランスインピーダンスアンプ、電圧
アンプ、出力バッファ、出力フィルタ及びDCキャン
セル回路から構成されています。
入力の信号電流は高利得アンプのサミングノードに
流れ込みます。RF を通じたシャントフィードバックに
より、この電流が電圧に変換されます。この時の利得
は約2.2kΩ(MAX3267では1.0kΩ)です。入力電流が
大きい場合には、ショットキダイオードが出力電圧を
クランプします(図3を参照)。
MAX3267は2.5Gbps光ファイバアプリケーション用
に設計されたトランスインピーダンスアンプで、
MAX3267の構造はMAX3266と類似しています。
電圧アンプ
電圧アンプはシングルエンド信号を差動信号に変換し、
電圧利得を与えます。
出力バッファ
MAX3266/67 fig01
2.00
1.85
CAPACITANCE (pF)
1.70
出力バッファは逆終端電圧出力を提供します。この
バッファはOUT +とOUT - の間で100Ωの差動負荷を
駆動するように設計されています。出力電流は内部の
50Ω負荷抵抗と外部負荷抵抗の間で分割されます。標準
動作回路においては、これによって利得1/2の分圧器が
形成されています。MAX3266はさらに大きな出力
インピーダンスで終端処理し、利得と出力電圧スイング
を増やすことが可能です。
1.55
1.40
1.25
1.10
0.95
0.80
電源ノイズを最大限に除去するため、MAX3266は
差動負荷で終端処理して下さい。シングルエンド出力
の場合は、使用しない出力も同様に終端処理して下さい。
MAX3266はDCカップリングの50Ω接地負荷を駆動
しません。
0.65
0.50
0
1
2
3
4
5
REVERSE BIAS (V)
図1. 標準フォトダイオード容量対バイアス電圧
MAX3266
RF
TRANSIMPEDANCE
AMPLIFIER
VOLTAGE
AMPLIFIER
OUTPUT
BUFFER
50Ω
OUTPUT
FILTER
OUT+
OUT-
IN
50Ω
LOWPASS FILTER
VCC
VCC
GND
DISABLE
1.5k
DC CANCELLATION
CIRCUIT
FILTER
図2. MAX3266のファンクションダイアグラム
_______________________________________________________________________________________
5
MAX3266/MAX3267
概説 ___________________________________
MAX3266/MAX3267
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
出力フィルタ
MAX3266は1ポールのローパスフィルタを備えています。
このフィルタは回路の帯域幅を制限し、ノイズ性能を
改善します。
DCキャンセル回路
DCキャンセル回路は低周波フィードバックをかける
ことによって、入力信号のDC成分を除去します(図4)。
この機能が入力信号をトランスインピーダンスアンプの
リニア範囲にセンタリングし、入力信号が大きい場合
のパルス幅歪みを低減します。
DCキャンセル回路は内部で補償されているため、外付
コンデンサを必要としません。この回路はデータシー
ケンスのデューティサイクルが50%の時、パルス幅
歪みを最小限に抑えます。デューティサイクルが50%
から大きくずれている場合には、MAX3266はパルス幅
歪みを発生します。
DCキャンセル電流は入力から引き出され、ノイズを生じ
ます。DC成分が殆どない低レベル信号の場合にはこれ
は問題になりませんが、DC成分が多い信号ではアンプ
ノイズが増加します(「標準動作特性」を参照)。
アプリケーション情報 ___________________
光パワーの関係式
MAX3266の仕様の多くは入力信号振幅に関係してい
ます。光ファイバレシーバを使用している場合、入力は
通常平均光パワー及び消滅比によって表現されます。
MAX3266を使用する設計を行う場合には、図5に示す
関係を使用して光パワーを入力信号に変換することが
できます。
光パワーの関係式を表1に示します。この定義が正しい
値になるのは、入力データの平均デューティサイクル
が50%の場合です。
光感度の計算
MAX3266の入力換算RMSノイズ電流(IN)がレシーバの
感度をほぼ決定します。システムのビットエラーレート
(BER)として1E-12を達成するには、信号対雑音比が
常に14.1を超えている必要があります。平均パワーと
して表現された入力感度の推定値は次式で与えられます。

 14.1 I r + 1
N e

感度 = 10 log
1000 dBm
Sensitivity

 2ρ r − 1


(e
(
)
)
ここでρはフォトダイオードの応答性(A/W単位)です。
入力光オーバロード
オーバロードとは、MAX3266が仕様を満たすことが
できる最大の入力のことです。光オーバロードは平均
パワーとして次式で計算されます。
 1mA

オーバロード
Overload = 10 log 
1000 dBm
 2ρ

AMPLITUDE
AMPLITUDE
INPUT FROM PHOTODIODE
TIME
TIME
OUTPUT (SMALL SIGNALS)
OUTPUT (LARGE SIGNALS)
図3. MAX3266の制限された出力
6
INPUT (AFTER DC CANCELLATION)
図4. 入力に対するDCキャンセルの効果
_______________________________________________________________________________________
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
OPTICAL POWER
PI
PAVE
MAX3266のS O Pパッケージは回路の特性を測定し、
回路動作に慣れるために提供されています。このパッ
ケージでは最高の性能は得られません。SOPパッケージ
のMAX3266を使用した場合、入力にパッケージ容量
として0.3pFが付加されます。また、MAX3266の入力
とフォトダイオードの間のプリント基板によって寄生
容量が増加します。入力ラインは短くし、その下の電源
プレーンとグランドプレーンは除去して下さい。
PO
TIME
図5. 光パワーの関係
表1. 光パワーの関係式
フォトダイオードフィルタ
PARAMETER
SYMBOL
RELATION
Average Power
PAVE
Extinction Ratio
re
re = P1/P0
Optical Power
of a “1”
P1
P1 = 2PAVE (re) / (re + 1)
Optical Power
of a “0”
P0
P0 = 2PAVE / (re + 1)
Signal
Amplitude
PIN
PIN = P1 - P0
= 2PAVE (re) / (re + 1)
PAVE = (P0 + P1)/2
光リニア範囲
MAX3266 は利得が高く、入力信号が 30 µ A p - p
(MAX3267の場合は40µAp-p)を超えると出力が制限
されます。MAX3266は次式を超えない入力に対して
リニア範囲で動作します。
(
)
 30µA r + 1

e
1000 dBm
Linear
Range = 10 log 
リニア範囲
 2ρ r − 1



e
(
)
フォトダイオードのカソードにおける電源ノイズが
I = CPD ΔV/Δtを生成してレシーバ感度を低下させます
(CPD はフォトダイオードの容量です)。MAX3266のフ
ィルタ抵抗に外付コンデンサを組み合わせることで、
このノイズを低減することができます(「標準アプリケー
ション回路」を参照)。電源ノイズ電圧によって生成され
た電流はCFILTERとCPD の間で分割されます。電源ノイズ
に起因する入力ノイズ電流は次式で与えられます(フィ
ルタコンデンサがフォトダイオードの容量よりはるか
に大きいと仮定)。
INOISE = (VNOISE)(CPD) / (RFILTER)(CFILTER)
ノイズの許容度が分かっている場合は、フィルタコン
デンサを簡単に選択することができます。
CFILTER = (VNOISE)(CPD) / (RFILTER)(INOISE)
例えば、最大ノイズ電圧 =100mVp-p、CPD =0.85pF
及びRFILTER =1.5kΩとし、I NOISEには100nA(MAX3266
の入力ノイズの1/2)を選択した場合、以下のようにな
ります。
CFILTER =(100mV)(0.85pF)/(1500Ω)(100nA) =570pF
レイアウト上の考慮
ワイヤボンディング
良質の高周波設計とレイアウト技法を使用して下さい。
独立のグランド及び電源プレーンを備えた複層回路基
板を推奨します。GNDピンはできるだけ短いトレース
でグランドプレーンに接続して下さい。
MAX3266は電流密度及び信頼性を高めるために金メタ
ライゼーションを行っています。チップへの接続は金
ワイヤでのみ行い、ボールボンディング法を用いて下
さい。ウェッジボンディングは推奨されていません。
チップの厚さは0.375mm(15mil)です。
_______________________________________________________________________________________
7
MAX3266/MAX3267
INピンにおける容量はノイズ性能及び帯域幅に悪影響
を与えます。このピンの容量を最小限に抑え、低容量
のフォトダイオードを選んで下さい。チップ・ワイヤ
技術を使ってMAX3266をチップとして組み込むこと
で最高の性能が得られます。図6にTOヘッダのための
推奨レイアウトを示します。
MAX3266/MAX3267
1.25Gbps/2.5Gbps、3V∼5.5V、LAN用
低ノイズトランスインピーダンスプリアンプ
TOP VIEW OF TO-56 HEADER
VCC
CFILTER
PHOTODIODE
OUT+
OUT-
MAX3266/MAX3267
CASE IS GROUND
図6. TO-56ヘッダ用の推奨レイアウト
チップ構造図 ______________________________________________________________________
MAX3267
MAX3266
FILTER
INPUT
VCC
FILTER
GND
GND
INPUT
GND
GND
0.50"
(1.25mm)
OUT-
OUT+
VCC
0.50"
(1.25mm)
OUT-
0.030"
(0.75mm)
OUT+
0.030"
(0.75mm)
TRANSISTOR COUNT: 320
SUBSTRATE CONNECTED TO GND
〒169 -0051東京都新宿区西早稲田3-30-16（ホリゾン1ビル）
TEL. (03)3232-6141
FAX. (03)3232-6149
マキシム社では全体がマキシム社製品で実現されている回路以外の回路の使用については責任を持ちません。回路特許ライセンスは明言されていません。
マキシム社は随時予告なしに回路及び仕様を変更する権利を保留します。
8 _____________________Maxim Integrated Products, 120 San Gabriel Drive, Sunnyvale, CA 94086 408-737-7600
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