[發(fā)明專利]一種精準(zhǔn)自動(dòng)增益控制電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010733681.8
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111726099A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李景虎;熊守芬;于建海;涂航輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門億芯源半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): H03G3/30
• 分類號(hào): H03G3/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 于歌

一種精準(zhǔn)自動(dòng)增益控制電路，集成電路下跨阻放大器中的自動(dòng)增益控制技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明為解決常用的自動(dòng)增益控制電路輸出擺幅受溫度和工藝影響不能調(diào)整，導(dǎo)致TIA整體性能降低的問(wèn)題。本發(fā)明包括輸出緩沖器、峰?峰值檢測(cè)電路、電阻R1、放大器A0和電容C1；輸出緩沖器的輸入端連接跨阻放大器TIA的輸出端；輸出緩沖器的兩個(gè)輸出端分別連接正電壓輸出端OUTP、負(fù)電壓輸出端OUTN，同時(shí)連接峰?峰值檢測(cè)電路的兩輸入端；峰?峰值檢測(cè)電路的輸出端連接電阻R1的一端；電阻R1的另一端連接放大器A0的反相輸入端和電容C1的一端；放大器A0的同相輸入端接入比較閾值電壓V_SET，電容C1的另一端同時(shí)連接放大器A0的輸出端和反饋電阻RF阻值控制信號(hào)線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路下跨阻放大器中的自動(dòng)增益控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種精準(zhǔn)自動(dòng)增益控制電路。

背景技術(shù)

在光纖通信集成電路的接收端，需要將光信號(hào)通過(guò)光電二極管(PD)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再通過(guò)跨阻放大器(TIA)將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。在跨阻放大器(TIA)增益不變的情況下，當(dāng)輸入較大電流，電路的非線性問(wèn)題變得非常嚴(yán)重。為此對(duì)跨阻放大器引入自動(dòng)增益控制電路(AGC)，當(dāng)跨阻放大器在輸入較大電流情況下，能自主降低電路增益，使輸出電壓幅度保持不變。

圖1給出了常用的自動(dòng)增益控制電路的結(jié)構(gòu)。圖1中，單端放大器AF和反饋電阻R_F組成了跨阻放大器TIA，并且得到一個(gè)R_F的中頻帶跨阻增益，電阻R1和電容C0組成低通濾波器對(duì)跨阻放大器的輸出Vout進(jìn)行幅度采樣，A0為誤差放大器其輸出控制NMOS晶體管MN1的柵壓。

由于跨阻放大器中的單端放大器AF增益為正，當(dāng)跨阻放大器的輸入電流PINA增大，最終Vout電壓升高。

Vout通過(guò)電阻R1和電容C0組成的低通濾波器，濾除高頻量保留低頻量輸送到誤差放大器A0的正極，當(dāng)跨阻放大器的輸出電壓Vout超過(guò)門限電壓運(yùn)放A1的輸出電壓，誤差放大器A0將對(duì)差值放大并輸出控制NMOS晶體管MN1柵壓。NMOS晶體管MN1工作在線性區(qū)，其內(nèi)阻R_ON公式為：

式中：u_n表示n溝道MOSFET遷移率，C_ox是單位面積的柵氧化層電容，V_GS表示MN1的柵源電壓，V_TH表示NM1的閾值電壓，W,L表示MN1的寬與長(zhǎng)。

隨著輸入電流的增大，誤差放大器A0的輸出電壓即NMOS晶體管MN1的柵電壓升高，由式(1)得出NMOS晶體管MN1的內(nèi)阻R_ON減小，構(gòu)成跨阻放大器的反饋電阻阻值RF||R_ON(跨阻增益)也隨著減小，達(dá)到了增益控制的目的。

實(shí)際應(yīng)用中，TIA的跨阻阻值RF是隨著輸入電流的增大而不斷地減小，且輸出擺幅隨著運(yùn)放A1輸出電壓的變化而變化(受工藝和溫度的影響)，該種AGC控制方法，跨阻RF減小多少，輸出擺幅變化多少?zèng)]有具體數(shù)值，其作用只是為了避免電路結(jié)構(gòu)進(jìn)入不正常的工作狀態(tài)，所以這種AGC(自動(dòng)增益控制)僅進(jìn)行了粗略的增益控制，無(wú)法滿足高精度TIA的性能要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決常用的自動(dòng)增益控制電路輸出擺幅受溫度和工藝影響不能調(diào)整，導(dǎo)致TIA整體性能降低的問(wèn)題，提供了一種精準(zhǔn)自動(dòng)增益控制電路。

本發(fā)明所述一種精準(zhǔn)自動(dòng)增益控制電路，對(duì)由放大器AF和反饋電阻RF構(gòu)成的跨阻放大器TIA的增益進(jìn)行控制，所述自動(dòng)增益控制電路包括輸出緩沖器、峰-峰值檢測(cè)電路、電阻R1、放大器A0和電容C1；

輸出緩沖器的輸入端連接跨阻放大器TIA的輸出端；

輸出緩沖器的兩個(gè)輸出端分別連接正電壓輸出端OUTP、負(fù)電壓輸出端OUTN，同時(shí)連接峰-峰值檢測(cè)電路的兩輸入端；