[发明专利]适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路

摘要

适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，属于集成电路下跨阻放大器中的自动增益控制技术领域，本发明为解决常用的自动增益控自电路需要大幅度减小并联内阻，无法满足高带宽跨阻放大器性能需求。本发明方案：当光电二极管输出的光电流未达到阈值时，所述光电流全部由TIA放大输出；当光电二极管输出的光电流达到阈值时分成两路，一路通过TIA放大输出，另一路通过直流镜进行泄流；TIA输入阻抗调制单元在调整信号VRSSI1的增大指令控制下增大TIA的输入阻抗；直流镜内阻调制单元在调整信号VRSSI2的增大指令控制下降低直流镜中泄流通路的内阻；完成TIA增益的自动控制。

主权项

1.适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，其特征在于，包括RSSI模块、TIA输入阻抗调制单元、直流镜和直流镜内阻调制单元；

当光电二极管输出的光电流未达到阈值时，所述光电流全部由TIA放大输出；

当光电二极管输出的光电流达到阈值时分成两路，一路通过TIA放大输出，另一路通过直流镜进行泄流；

RSSI模块采集光电二极管输出的光电流信号，当光电流信号增大且超过阈值时，RSSI模块输出两路调整信号V_RSSI1、V_RSSI2分别至TIA输入阻抗调制单元、直流镜内阻调制单元；

TIA输入阻抗调制单元在调整信号V_RSSI1的增大指令控制下增大TIA的输入阻抗；直流镜内阻调制单元在调整信号V_RSSI2的增大指令控制下降低直流镜中泄流通路的内阻；

进而减小TIA输入光电流、增大泄流通路的光电流，完成TIA增益的自动控制。

2.根据权利要求1所述适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，其特征在于，直流镜由NMOS管MN1、NMOS管MN2、PMOS管MP2和PMOS管MP3构成，直流镜内阻调制单元采用NPN晶体管Q4来实现；

PMOS晶体管MP2和PMOS晶体管MP3的源端同时连接电源VDD；

PMOS晶体管MP2的栅极同时连接其漏端、PMOS晶体管MP3的栅极和NPN晶体管Q4的集电极；

NPN晶体管Q4的基极接入调整信号V_RSSI2；

NPN晶体管Q4的发射极与NMOS晶体管MN1的漏端的公共节点接入光电二极管输出的其中一路光电流，

NMOS晶体管MN1的栅极同时连接PMOS晶体管MP3的漏端、NMOS晶体管MN2的栅极及其漏端；

NMOS晶体管MN1和NMOS晶体管MN2的源端同时连接GND。

3.根据权利要求1或2所述适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，其特征在于，TIA输入阻抗调制单元包括电压比较器COMP和PMOS晶体管MP1；

电压比较器COMP的正相输入端接入调整信号V_RSSI1；

电压比较器COMP的反相输入端接入参考电压信号V_ref；

电压比较器COMP的输出端连接PMOS晶体管MP1的栅极；PMOS晶体管MP1的源端连接电源VDD，PMOS晶体管MP1的漏端与TIA的输入阻抗调制端连接。

4.根据权利要求3所述适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，其特征在于，TIA由单端放大器A及反馈电阻Rf构成，所述单端放大器A采用共源共栅单级放大器或共基共射单级放大器，单端放大器A由输入器件Q1、级联器件Q2和电阻R1构成；

输入器件Q1的基极/栅极作为TIA的输入端接入光电二极管输出的光电流；级联器件Q2的基极/栅极接入偏置电压Vb，级联器件Q2的集电极和电阻R1的公共节点作为TIA的输出端输出放大的电压信号；电阻R1接电源VDD，输入器件Q1的发射极/源极接地。

5.根据权利要求4所述适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，其特征在于，TIA还包括跟随器，所述跟随器包括晶体管Q3和电流源I1，

级联器件Q2的集电极和电阻R1的公共节点连接晶体管Q3的基极/栅极，并作为TIA输出端；

晶体管Q3的集电极/栅极接电源VDD，晶体管Q3的发射极/源极接电流源I1的正端，电流源I1的负端接地。

6.根据权利要求5所述适用于高带宽TIA的双环路自动增益控制电路，其特征在于，输入器件Q1、级联器件Q2和晶体管Q3采用NPN三极管实现或采用NMOS晶体管实现。