[发明专利]自适应量程的电流ADC电路

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路设计领域，特别是涉及一种自适应量程的电流ADC（Analog-Digital Converter，模拟-数字转换器）电路。

背景技术

光通信行业的发展对光模块智能化的监控提出了较高的要求。对于千兆速率级别的光模块，对接收光功率及光电流的监控，目前通常要求在0dBm到-40dBm甚至更大范围内监控。普通的ADC无法适应如此大的动态范围的监控，即便采用12位的ADC，当输入信号-40dBm附近时，有效位数也降到了甚至不到1位，无法满足监控的要求。若采用16位的ADC，则会遇到速度、功耗、面积等方面的限制，难以集成到光模块IC（Integrated Circuit，集成电路）中。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种自适应量程的电流ADC电路，根据输入光电流的强弱，自动选择合适的量程，能够实现在0dBm到-40dBm甚至更大范围内的光电流监控，在大动态范围内的模数转换和监控都能达到接近满量程的有效位宽，能够集成到IC中。

本发明提供的自适应量程的电流ADC电路，包括电流DAC单元、电流放大器、参考电压端口Vref、电压比较器、数字信号处理单元和译码器，电压比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端，数字信号处理单元包括信号输入端、数据信号输出端和量程信号输出端，电压比较器的第一输入端与参考电压端口Vref相连，电压比较器的第二输入端分别与电流DAC单元的电流输出端、电流放大器的电流输出端相连，电压比较器的输出端与数字信号处理单元的信号输入端相连，数字信号处理单元的数据信号输出端输出12位数字信号，量程信号输出端输出9位数字信号，数字信号处理单元的数据信号输出端与电流DAC单元的数字信号输入端相连，将12位数字信号输入到电流DAC单元，数字信号处理单元的量程信号输出端分别与电流放大器的数字信号输入端、译码器的数字信号输入端相连，将9位数字信号分别输入到电流放大器、译码器，其中：

电流DAC单元，用于：将12位的数字量转换为模拟量，并将模拟量输出到电压比较器；

电压比较器，用于：将电流比较的结果转换成一位二进制数据，输出到数字信号处理单元；

数字信号处理单元，用于：输出模拟量到数字量的转换结果，控制电流DAC单元和电流放大器的数据输入；

电流放大器，用于：将数字信号处理单元输入的转换后的电流值放大到合适的值；

译码器，用于：将数字信号处理单元产生的数据转换成量程信息。

在上述技术方案的基础上，所述电流放大器包括被转换的电流信号输入端Iin、第一模拟开关、第一电流镜输入单元、第一电流镜输出单元、第二模拟开关，第一模拟开关由9个NMOS晶体管M10-M18组成，第一电流镜输出单元由1个NMOS晶体管M19构成，第一电流镜输入单元由9个NMOS晶体管M20-M28组成，第二模拟开关由9个NMOS晶体管M30-M38组成，第一电流镜输入单元中9个NMOS晶体管M20-M28各自的栅极和漏极接在一起，源极均接地；第一电流镜输入单元中9个NMOS晶体管M20-M28的漏极依次与第一模拟开关中9个NMOS晶体管M10-M18的源极相连；第一电流镜输入单元中9个NMOS晶体管M20-M28的栅极依次与第二模拟开关中9个NMOS晶体管M30-M38的漏极相连；第一模拟开关中9个NMOS晶体管M10-M18的漏极全部连接在一起，还与电流放大器中被转换的电流信号输入端Iin相连；第一模拟开关中9个NMOS晶体管M10-M18的栅极依次与第二模拟开关中9个NMOS晶体管M30-M38的栅极相连，还依次与输入电流放大器的9位数字信号相连；第二模拟开关中9个NMOS晶体管M30-M38的源极全部连接在一起，还与第一电流镜输出单元中NMOS晶体管M19的栅极相连，第一电流镜输出单元中NMOS晶体管M19的源极接地，NMOS晶体管M19的漏极与电流放大器的电流输出端相连。