幅度檢測自動增益控制電路的製作方法
2023-05-22 22:34:26 1
專利名稱：幅度檢測自動增益控制電路的製作方法
技術領域：
本發明屬於光纖通信領域和集成電路設計領域，特別涉及一種幅度檢測 自動增益控制電路。
背景技術：
光纖通信是以光為信息載體，光纖作為傳輸媒介的一種通信方式，光纖 通信涉及到光網絡、光電器件和微電子電路等領域，其中微電子電路是連接 光網絡與用戶終端的接口，是目前光通信產業發展的瓶頸。應用於光通信網 絡的微電子集成電路主要包括前置放大器、限幅放大器、時鐘和數據恢復電 路、分接器和復接器等。其中前置放大器與光探測器件直接相連，光探測器 將輸入的光信號轉變成電流。由於該信號發射端與接收端的距離既可能很遠， 也可能很近。這種距離遠近的不同直接反映在了光信號的強弱不同上，這種 不同強度的信號經過光探測器後，得到不同強度的電流信號。因此，光前置 放大器需要處理動態範圍很大的信號範圍，而且不能引入較大的失真。因此
該前置放大器需要採用自動增益控制(AGC)電路，對輸出信號的幅度進行 調節。當輸入信號的幅度小時，前置放大器的增益很大，可以達到幾十千歐 姆，以較低的噪聲對信號進行放大。當輸入信號的幅度較大時，前置放大器 的增益一般只有幾十歐姆，以降低輸出信號的失真。因此AGC電路是光通信 中前置放大器不可缺少的電路模塊。
傳統而言，AGC控制電路是根據輸入信號的直流電流來確定其輸出電壓 的， 一般是將跨阻放大器的輸出信號經過一個低通濾波器，得到與跨阻成正 比的輸入共模電壓，然後將這個共模電壓用來作為AGC的控制信號。但是這 種AGC控制電路的反映較慢， 一般需要幾百微秒的時間。而且由於其共模電 壓的變化會影響到後級的工作點，後級放大器工作在飽和區，從而導致輸出 信號失真。
發明內容
3本發明所要解決的技術問題是提供一種用於光纖通信系統的幅度檢測 自動增益控制電路。該自動增益控制電路對輸入信號的幅度進行檢測，並用 這個檢測結果產生增益控制電壓。 本發明的技術方案是
一種幅度檢測自動增益控制電路，其特徵在於由輸入信號取共模電路 和輸入信號幅度檢測電路分別連接電平移位電路，電平移位電路連接AGC控 制電路，AGC控制電路連接自動增益電路；
其輸入信號取共模電路，用於對輸入差分信號取共模電壓；
其電平移位電路，對差分信號的共模電壓進行電平移位；
其輸入信號幅度檢測電路，用於將輸入信號的幅度檢測出來，並對輸入 信號進行電平移位。
其AGC控制電路，用於將輸入信號的幅度和經過平移後的共模電壓相比 較，比較結果為AGC控制電壓。
所述的輸入信號取共模電路，利用兩個源極跟隨器，將輸入信號與後級 電路隔離，兩個源級跟隨器的輸出通過兩個等值電阻連接在一起，得到輸入 信號的共模電壓。 、
所述的電平移位電路，利用一個接成負反饋的放大器，對輸入信號的共 模電壓進行電平移位。
所述AGC控制電路包含一個輸入信號幅度檢測電路，對輸入信號的幅度 進行檢測，並將輸入信號的幅度按照一定比例傳給比較器。
所述自動增益電路包含一個比較器，用於對輸入信號的幅度進行比較判 斷，並根據比較結果改變輸出電壓的大小。
本發明效果是
本幅度檢測自動增益控制電路的效果主要體現在該自動增益控制電路可 以檢測輸入信號的幅度，並根據其幅度的大小調整自動增益控制電壓，進而 對跨阻放大器的增益進行調整。表1給出了輸入平均電流幅度、自動增益控 制電壓和跨阻放大器的跨阻增益三者之間關係的仿真結果，仿真結果表明， 該自動增益控制電壓隨著輸入信號增強而提高，跨阻放大器的增益也從32K 歐姆下降到了 80歐姆，而且當輸入平均電流信號的強度增大到2000uA時， 其輸出電壓也只有162mV，因此其輸出失真很小。而且該自動增益控制電路 的響應時間只有4uS，其響應時間遠小於傳統直流檢測自動增益電路。表1平均光電流輸入與自動增益控制電壓和跨阻增益關係仿真結果
輸入平 均電流 /uA26.322063.22006322000
自動增 益控制 電壓/V0.2261.1871.3391.41031.4871.5851.7114
跨阻增 益腦32247.42.30.760.250.08
圖1為幅度檢測自動增益控制電路應用環境
圖2為幅度檢測自動增益控制電路
具體實施例方式
一種幅度檢測自動增益控制電路,該電路首先檢測輸入信號的共模電壓， 將這個共模電壓經過一個電平移位電路後,輸入到比較器的負端。輸入信號經 過一個緩衝放大器進行電平移位後，輸入到比較器的正端，比較結果經過電 容濾波後形成自動增益控制電壓。
本幅度檢測自動增益控制電路，包括以下電路 輸入信號取共模電路，用於對輸入差分信號取其共模電壓。 電平移位電路，將輸入差分信號的共模電壓進行電平移位。 輸入信號幅度檢測電路，用於將輸入信號的幅度檢測出來，並對輸入信 號進行電平移位。
AGC控制電路，用於將輸入信號的幅度和經過平移後的共模電壓相比較， 比較結果為AGC控制電壓。 自動增益電路。
所述的輸入信號取共模電路，利用兩個源極跟隨器，將輸入信號與後級 電路隔離，兩個源級跟隨器的輸出通過兩個等值電阻連接在一起，得到輸入 信號的共模電壓。
所述的電平移位電路，利用一個接成負反饋的放大器，對輸入信號的共 模電壓進行電平移位。所述AGC控制電路包含一個輸入信號幅度檢測電路，對輸入信號的幅度 進行檢測，並將輸入信號的幅度按照一定比例傳給比較器。
所述自動增益電路包含一個比較器，用於對輸入信號的幅度進行比較判 斷，並根據比較結果改變輸出電壓的大小。
本發明可以通過以下技術方案來實現自動增益控制的功能，輸入的差分 信號分為兩路。 一路差分信號經過源極跟隨器隔離後，經過電阻連接在一起， 得到輸入信號的共模電平。這個共模電平經過電平移位電路移位，為比較器 提供參考電壓。另一路信號經過一個幅度檢測電路，得到輸入信號的幅度並 也經過電平移位，提供到比較器的同相端。根據輸入信號與參考電壓的差值， 產生一個控制跨阻放大器增益的電壓。
下面結合附圖對本發明具體實施方式
進一步詳細說明。
圖1為本發明設計的自動增益控制電路的應用電路，這裡光探測器件是 光電二極體。光纖傳輸的光信號經過光電二極體後，把這個光信號轉換成與 之對應的電流信號輸出。這個單端的電流信號經過可變增益跨阻放大器Al放 大後，得到單端的電壓信號V0J1A輸出，然後再將這個信號VOJTIA傳輸給 相位分裂放大器A2，得到差分的電壓信號VON_phases plitter和V0P_phase splitter輸出，差分的電壓信號分別經過緩衝放大器A3和A4以提高其輸出 的驅動能力，降低其輸出電阻。自動增益控制的信號處理電路從相位分裂放 大器的兩個輸出端得到信號，經過處理後得到其輸入信號的共模電平VCM和 幅度VP，兩者的比較結果為自動增益控制電路的輸出電壓，控制可變增益放 大器A1的反饋電阻，實現增益的自動調節。
其中跨阻放大器的反饋電阻是由線形電阻RF和電晶體電阻Ml—RES並聯 組成，電晶體M1—RES工作在線形區，其電阻RON可以表示為
麗=-_ (1)
因此，改變其柵極電壓就可以實現改變增益的目的。
圖2是本發明設計的自動增益控制電路，輸入的信號V0N—phasesplitter 和VOP—phase印litter經過電晶體Ml和M2組成的源極跟隨器隔離後，其輸 出電壓為VON和VOP。電阻R1和R2接在V0N和V0P之間，其輸出電壓可以表 示為rCM = RW +靜 (2)
由於電阻R1和R2相等，V0N和V0P為差分的電壓信號，因此輸出為一個共模 的電壓信號。這個共模電壓經過由負反饋組成的電平移位電路，得到比較器 的參考電壓VREF。根據負反饋的基本原理，放大器AMP的同相和反相輸入端 的電壓相等。因此，VREF可以表示為
,F = ,^^ (3) 及4
得到比較器負端參考電壓的大小。輸入信號V0N_phase splitter輸入到M3 電晶體的柵極，其源極輸出形成VP。這裡電流源I3比較小，電晶體M3工作 在亞閾值區，其輸出信號的幅度小於輸入信號的幅度，且存在電平移位。VP 信號的幅度與參考電壓VREF相比，得到自動增益控制電壓。當輸入信號較低 時，VP信號小於參考電壓VREF，此時自動增益控制電壓輸出為低電平，跨阻 放大器為恆定增益。當輸入信號增大後，VP信號大於參考電壓VREF，此時輸 出電壓增大，跨阻增益減小，實現自動增益控制的功能。
權利要求
1、一種幅度檢測自動增益控制電路，其特徵在於其輸入信號取共模電路和輸入信號幅度檢測電路分別連接電平移位電路，電平移位電路連接AGC控制電路，AGC控制電路連接增益放大電路；其輸入信號取共模電路，用於對輸入差分信號取共模電壓；其電平移位電路，將輸入差分信號的共模電壓進行電平移位；其輸入信號幅度檢測電路，用於將輸入信號的幅度檢測出來，並對輸入信號進行電平移位；其AGC控制電路，用於將輸入信號的幅度和經過平移後的共模電壓相比較，比較結果為AGC控制電壓。
2、 根據權利要求l所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特徵在於所述的 輸入信號取共模電路，利用兩個源極跟隨器，將輸入信號與後級電路隔離， 兩個源級跟隨器的輸出通過兩個等值電阻連接在一起，得到輸入信號的共模 電壓。
3、 根據權利要求l所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特徵在於所述的 電平移位電路，利用一個接成負反饋的放大器，對輸入信號的共模電壓進行 電平移位。
4、 根據權利要求1所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特徵在於所述AGC 控制電路包含一個輸入信號幅度檢測電路，對輸入信號的幅度進行檢測，並 將輸入信號的幅度按照一定比例傳給比較器。
5、 根據權利要求l所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特徵在於所述自動增益電路包含一個比較器，用於對輸入信號的幅度進行比較判斷，並根據 比較結果改變輸出電壓的大小。
全文摘要
一種幅度檢測自動增益控制電路，其輸入信號取共模電路和輸入信號幅度檢測電路分別連接電平移位電路，電平移位電路連接AGC控制電路，AGC控制電路連接自動增益電路。本幅度檢測自動增益控制電路的效果主要體現在該自動增益控制電路可以檢測輸入信號的幅度，並根據其幅度的大小調整自動增益控制電壓，進而對跨阻放大器的增益進行調整，其大信號輸入時的輸出失真很小。
文檔編號H03G3/20GK101621283SQ20091007009
公開日2010年1月6日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者勇 張, 李景虎, 王永生 申請人:天津泛海科技有限公司