[發(fā)明專利]一種用于可見光通信發(fā)射機(jī)的LED驅(qū)動(dòng)專用集成電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710651956.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN109391324B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛陸虹;吳意誠(chéng);謝生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/116
• 分類號(hào): H04B10/116;H04B10/50
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開一種用于可見光通信發(fā)射機(jī)的LED驅(qū)動(dòng)專用集成電路，采用三級(jí)預(yù)加重電路，用于提高由于LED頻率響應(yīng)較低而造成的VLC系統(tǒng)過窄的調(diào)制帶寬；采用源極跟隨器驅(qū)動(dòng)交流耦合的GaNFET電路，可驅(qū)動(dòng)大功率LED，用于給LED提供合適的工作電流，使其處于工作區(qū)；整流電路采用GaNFET與超快恢復(fù)二極管并聯(lián)的方式，用于提高數(shù)據(jù)傳輸速度以及LED驅(qū)動(dòng)電路的效率。本發(fā)明使用多級(jí)模擬預(yù)加重技術(shù)提升LED較低的調(diào)制帶寬，整體采用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)，有集成度高、成本低、易于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，并且采用GaNFET所構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路以及整流電路，有功率高，速度快，效率高等優(yōu)點(diǎn)，使可見光通信系統(tǒng)向?qū)嵱没~出重要一步。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于可見光通信(Visible Light Communication,VLC)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的LED驅(qū)動(dòng)集成電路。

背景技術(shù)

近年來，隨著電子科技的高速發(fā)展，智能設(shè)備的用戶總數(shù)和普及率逐年大幅度增加，隨之增長(zhǎng)的是人們對(duì)高速寬帶多媒體通信的需求。可見光通信(Visible LightCommunication，簡(jiǎn)稱VLC)，作為一種無線通信領(lǐng)域新興的技術(shù)，是在白光LED技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。和傳統(tǒng)的照明光源相比，白光LED是一種杰出的綠色照明光源，它的亮度高、尺寸小、功耗低、驅(qū)動(dòng)容易、使用壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保，特別是響應(yīng)靈敏度很高，擁有良好的調(diào)制特性，因此可以用來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

室內(nèi)可見光通信與目前常見的射頻無線通信相比，具有速度快、耗能低、安全性高、保密性好以及置備成本較低等優(yōu)點(diǎn)，以及作為一項(xiàng)新興技術(shù)，將照明與通信領(lǐng)域結(jié)合在一起，所以VLC技術(shù)具備廣闊的發(fā)展前景，引起了研究者們的廣泛關(guān)注以及深入研究。可見光通信系統(tǒng)的研究在近兩年興起，但由于LED調(diào)制帶寬低的原因而極大限制了系統(tǒng)的傳輸速率，并且嚴(yán)重制約著可見光通信的發(fā)展。為解決這一問題，預(yù)加重技術(shù)逐漸引起人們的注意。此外，設(shè)計(jì)用于可見光通信LED驅(qū)動(dòng)的專用集成電路處于創(chuàng)新研發(fā)階段，這方面鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于可見光通信發(fā)射機(jī)的LED驅(qū)動(dòng)專用集成電路，通過新的系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使用多級(jí)模擬預(yù)加重技術(shù)提升LED較低的調(diào)制帶寬。

本發(fā)明的技術(shù)目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于可見光通信發(fā)射機(jī)的LED驅(qū)動(dòng)專用集成電路，由三級(jí)預(yù)加重電路、LED驅(qū)動(dòng)電路和整流電路組成，其中：

三級(jí)預(yù)加重電路，用于提高由于LED頻率響應(yīng)較低而造成的VLC系統(tǒng)過窄的調(diào)制帶寬；第四級(jí)采用源級(jí)跟隨器提高帶負(fù)載能力，包括供電電源VDD、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、電容C1、電容C2、電容C3、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9，其中供電電源VDD分別與電阻R1、電阻R3、電阻R5、電阻R7和MOS管M4的漏極相連；電容C1、電容C2、電容C3、電阻R2、電阻R4、電阻R6、電阻R8、電阻R9與接地GND相連；MOS管M4的源極分別與電阻R9和LED驅(qū)動(dòng)電路的電容C4相連；電阻R1和電阻R2分別與MOS管M1的柵極相連，MOS管M1的漏極分別與電阻R3、MOS管M2的柵極相連，電阻R4和電容C1組成并聯(lián)RC結(jié)構(gòu)與MOS管M1的源極相連；MOS管M2的漏極分別與電阻R5、MOS管M3的柵極相連，電阻R6和電容C2組成并聯(lián)RC結(jié)構(gòu)并與MOS管M2的源極相連；MOS管M3的漏極分別與電阻R7、MOS管M4的柵極相連，電阻R8和電容C3組成并聯(lián)RC結(jié)構(gòu)并與MOS管M3的源極相連。

在三級(jí)預(yù)加重電路中，以第一級(jí)為例，以此類推三級(jí)，R1與R2組成M1管的偏置電路，與其柵極相連，為MOS提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，R3作為負(fù)載與M1管的漏極相連，R4與C1的并聯(lián)RC結(jié)構(gòu)作為源極負(fù)反饋與M1的源極相連，起到預(yù)加重的作用，提高信號(hào)的高頻分量，從而提高LED的調(diào)制帶寬。供電電源VDD為高電頻供電電源。電路信號(hào)自信號(hào)輸入端Vin進(jìn)入三級(jí)預(yù)加重電路中，信號(hào)輸入端Vin與電阻R1、電阻R2和MOS管M1的柵極相連。