[發(fā)明專利]自適應(yīng)量程的電流ADC電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310320187.9
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103368573A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣湘;童志強(qiáng);吳振東;陳偉
• 申請（專利權(quán)）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號: H03M1/12
• 分類號: H03M1/12;H03F3/21
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所(普通合伙) 11221
• 代理人: 魏殿紳;龐炳良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別是涉及一種自適應(yīng)量程的電流ADC（Analog-Digital?Converter，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器）電路。

背景技術(shù)

光通信行業(yè)的發(fā)展對光模塊智能化的監(jiān)控提出了較高的要求。對于千兆速率級別的光模塊，對接收光功率及光電流的監(jiān)控，目前通常要求在0dBm到-40dBm甚至更大范圍內(nèi)監(jiān)控。普通的ADC無法適應(yīng)如此大的動態(tài)范圍的監(jiān)控，即便采用12位的ADC，當(dāng)輸入信號-40dBm附近時，有效位數(shù)也降到了甚至不到1位，無法滿足監(jiān)控的要求。若采用16位的ADC，則會遇到速度、功耗、面積等方面的限制，難以集成到光模塊IC（Integrated?Circuit，集成電路）中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種自適應(yīng)量程的電流ADC電路，根據(jù)輸入光電流的強(qiáng)弱，自動選擇合適的量程，能夠?qū)崿F(xiàn)在0dBm到-40dBm甚至更大范圍內(nèi)的光電流監(jiān)控，在大動態(tài)范圍內(nèi)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和監(jiān)控都能達(dá)到接近滿量程的有效位寬，能夠集成到IC中。

本發(fā)明提供的自適應(yīng)量程的電流ADC電路，包括電流DAC單元、電流放大器、參考電壓端口Vref、電壓比較器、數(shù)字信號處理單元和譯碼器，電壓比較器包括第一輸入端、第二輸入端和輸出端，數(shù)字信號處理單元包括信號輸入端、數(shù)據(jù)信號輸出端和量程信號輸出端，電壓比較器的第一輸入端與參考電壓端口Vref相連，電壓比較器的第二輸入端分別與電流DAC單元的電流輸出端、電流放大器的電流輸出端相連，電壓比較器的輸出端與數(shù)字信號處理單元的信號輸入端相連，數(shù)字信號處理單元的數(shù)據(jù)信號輸出端輸出12位數(shù)字信號，量程信號輸出端輸出9位數(shù)字信號，數(shù)字信號處理單元的數(shù)據(jù)信號輸出端與電流DAC單元的數(shù)字信號輸入端相連，將12位數(shù)字信號輸入到電流DAC單元，數(shù)字信號處理單元的量程信號輸出端分別與電流放大器的數(shù)字信號輸入端、譯碼器的數(shù)字信號輸入端相連，將9位數(shù)字信號分別輸入到電流放大器、譯碼器，其中：

電流DAC單元，用于：將12位的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，并將模擬量輸出到電壓比較器；

電壓比較器，用于：將電流比較的結(jié)果轉(zhuǎn)換成一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，輸出到數(shù)字信號處理單元；

數(shù)字信號處理單元，用于：輸出模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換結(jié)果，控制電流DAC單元和電流放大器的數(shù)據(jù)輸入；

電流放大器，用于：將數(shù)字信號處理單元輸入的轉(zhuǎn)換后的電流值放大到合適的值；

譯碼器，用于：將數(shù)字信號處理單元產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成量程信息。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述電流放大器包括被轉(zhuǎn)換的電流信號輸入端Iin、第一模擬開關(guān)、第一電流鏡輸入單元、第一電流鏡輸出單元、第二模擬開關(guān)，第一模擬開關(guān)由9個NMOS晶體管M10-M18組成，第一電流鏡輸出單元由1個NMOS晶體管M19構(gòu)成，第一電流鏡輸入單元由9個NMOS晶體管M20-M28組成，第二模擬開關(guān)由9個NMOS晶體管M30-M38組成，第一電流鏡輸入單元中9個NMOS晶體管M20-M28各自的柵極和漏極接在一起，源極均接地；第一電流鏡輸入單元中9個NMOS晶體管M20-M28的漏極依次與第一模擬開關(guān)中9個NMOS晶體管M10-M18的源極相連；第一電流鏡輸入單元中9個NMOS晶體管M20-M28的柵極依次與第二模擬開關(guān)中9個NMOS晶體管M30-M38的漏極相連；第一模擬開關(guān)中9個NMOS晶體管M10-M18的漏極全部連接在一起，還與電流放大器中被轉(zhuǎn)換的電流信號輸入端Iin相連；第一模擬開關(guān)中9個NMOS晶體管M10-M18的柵極依次與第二模擬開關(guān)中9個NMOS晶體管M30-M38的柵極相連，還依次與輸入電流放大器的9位數(shù)字信號相連；第二模擬開關(guān)中9個NMOS晶體管M30-M38的源極全部連接在一起，還與第一電流鏡輸出單元中NMOS晶體管M19的柵極相連，第一電流鏡輸出單元中NMOS晶體管M19的源極接地，NMOS晶體管M19的漏極與電流放大器的電流輸出端相連。