[發(fā)明專利]一種用于光子器件參數(shù)穩(wěn)定的自參考模擬控制環(huán)路

在審

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• 申請日: 2023-04-19
• 公開（公告）號: CN116466631A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚旻;明達
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李曉飛

1.一種用于光子器件參數(shù)穩(wěn)定的自參考模擬控制環(huán)路，其特征在于，包括參考值產(chǎn)生電路和光子器件模擬控制環(huán)路；

所述光子器件模擬控制環(huán)路包括依次連接的光子器件、監(jiān)控單元、模擬前端、模擬控制核心電路、輸出級和執(zhí)行器；所述參考值產(chǎn)生電路與所述模擬前端和所述模擬控制核心電路連接；

所述監(jiān)控單元用于獲取所述光子器件的光信號，并產(chǎn)生初始電信號；

所述模擬前端用于對所述初始電信號進行處理，輸出處理后電信號；

所述參考值產(chǎn)生電路包括比較器、數(shù)字有限狀態(tài)機和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊；所述比較器根據(jù)所述處理后電信號與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的參考值信號進行對比，產(chǎn)生比較結(jié)果；所述數(shù)字有限狀態(tài)機根據(jù)所述比較結(jié)果產(chǎn)生用于控制所述模擬控制核心電路的開關(guān)控制信號和數(shù)字參考值；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)所述數(shù)字參考值產(chǎn)生參考值信號；

所述模擬控制核心電路包括運算放大器和開關(guān)，所述處理后電信號和所述參考值信號經(jīng)過所述運算放大器進行計算產(chǎn)生所述模擬控制信號，所述開關(guān)控制信號用于控制所述開關(guān)的狀態(tài)，使所述開關(guān)選擇所述處理后電信號和所述參考值信號輸入所述運算放大器的同相輸入端或反相輸入端；

所述輸出級用于根據(jù)所述模擬控制信號產(chǎn)生驅(qū)動信號輸出至所述執(zhí)行器；

所述執(zhí)行器用于根據(jù)所述驅(qū)動信號產(chǎn)生執(zhí)行信號，并根據(jù)所述執(zhí)行信號調(diào)節(jié)所述光子器件的光學參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的自參考模擬控制環(huán)路，其特征在于，所述模擬控制核心電路包括第一運算放大器、第二運算放大器和第一開關(guān)；

所述第一運算放大器的同相輸入端和所述第二運算放大器的反相輸入端均接收所述處理后電信號，所述第一運算器的反相輸入端和所述第二運算器的同相輸入端均接收所述參考值信號；

所述第一運算放大器的輸出端和所述第二運算放大器的輸出端與所述第一開關(guān)構(gòu)成單刀雙擲開關(guān)，根據(jù)所述開關(guān)控制信號進行切換；當所述第一開關(guān)與所述第一運算放大器的輸出端連接時，所述模擬控制核心電路輸出所述處理后電信號和所述參考值信號差分運算后的模擬控制信號；當所述第一開關(guān)與所述第二運算放大器的輸出端連接時，所述模擬控制核心電路輸出所述參考值信號和所述處理后電信號差分運算后的模擬控制信號。

3.如權(quán)利要求1所述的自參考模擬控制環(huán)路，其特征在于，所述模擬控制核心電路包括第三運算放大器和第一開關(guān)；

所述第一開關(guān)為組合開關(guān)，用于選擇將所述處理后電信號和所述參考值信號分別接入所述第三運算放大器的同相輸入端和反相輸入端，或者將所述處理后電信號和所述參考值信號分別接入所述第三運算放大器的反相輸入端和同相輸入端。

4.如權(quán)利要求2或3所述的自參考模擬控制環(huán)路，其特征在于，所述模擬控制核心電路還包括第二開關(guān)、第三開關(guān)和緩沖級；

所述第二開關(guān)連接電源，所述第三開關(guān)接地，所述第二開關(guān)和第三開關(guān)串聯(lián)；所述緩沖級的輸入端與所述運算放大器的輸出端連接，所述緩沖級的輸出端作為所述模擬控制核心電路的輸出端；

所述第二開關(guān)閉合時，用于將所述運算放大器輸出的所述模擬控制信號置為電源電壓；

所述第三開關(guān)閉合時，用于將所述運算放大器輸出的所述模擬控制信號置為零電壓；

所述緩沖級為放大器，用于對所述模擬控制信號進行放大。

5.如權(quán)利要求1所述的自參考模擬控制環(huán)路，其特征在于，所述參考值產(chǎn)生電路產(chǎn)生參考值信號和開關(guān)控制信號的實現(xiàn)過程包括：

所述數(shù)字有限狀態(tài)機將上參考寄存器和下參考寄存器初始化，所述上參考寄存器的值和所述下參考寄存器的值相差固定數(shù)值，所述下參考寄存器對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出信號小于當前的所述處理后電信號；

所述比較器比較所述處理后電信號與所述下參考寄存器對應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出信號，得到比較結(jié)果；

當所述比較結(jié)果為大于時，所述數(shù)字有限狀態(tài)機對所述上參考寄存器的值和所述下參考寄存器的值進行同步遞增；當所述比較結(jié)果為小于時，所述數(shù)字有限狀態(tài)機對所述上參考寄存器的值和所述下參考寄存器的值進行同步遞減，且當上一時刻的比較結(jié)果為大于時，將所述開關(guān)控制信號反相。