一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路的制作方法
【專利摘要】一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括：跨阻放大前端電路，分相電路和AGC反饋網絡。所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管和第二開關管以及第一MOS管；第一開關管的集電極與第二開關管的基極連接；第一開關管的基極通過跨阻與第二開關管的發射極連接；所述第一MOS管的源極與所述第一開關管的基極連接，第一MOS管(M0)的漏極與所述第一開關管的集電極連接；AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；峰值檢測電路檢測來自分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；比較電路檢測峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平比較；比較電路的輸出端與所述第一MOS管的柵極連接。
【專利說明】一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種跨阻放大電路，尤其涉及一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路。
【背景技術】
[0002]跨阻放大器是講電流信號轉化成電壓信號并加以放大的電子電路，常作為光通信接收芯片的前端電路。跨阻放大電路需要有足夠大的輸入動態范圍以滿足應用，為了保證跨阻放大電路能夠處理大信號，需要在跨阻放大電路中引入自動增益控制機制，即當輸入信號大于一定值時，電路自動增益環路開始工作，減小跨阻放大電路的增益，從而達到處理大信號輸入的功能。
[0003]現有技術中的跨阻放大電路主要有兩種形式，如圖1所示，當輸入信號超過一定值時，自動增益環路開始工作，通過控制電壓Vcon來調節工作在線性區的NMOS管MO，從而調節跨阻放大電路的增益。這種結構有一個缺點:當自動增益環路開始工作時，由于跨阻減小，使得環路的主極點向高頻移動，而由于環路增益沒有變化，使得穩定裕度下降，信號處理會出現振鈴現象，因此無法滿足大輸入動態的要求。
[0004]圖2顯示了另一種常見的跨阻放大電路，在圖1的基礎上增加了一個三極管QO，當自動增益控制環路工作時，工作在線性放大區的QO會減小環路增益，從而保證一定的穩定裕度，但是這樣做帶來了兩個缺點:
[0005]1.當輸入信號為小信號，自動增益控制環路沒有工作時，雖然QO工作在關斷區，但是還是會在電路中形成較大的負載，從而影響次極點的位置，減小電路的穩定裕度。這種處理方式會嚴重影響帶寬，從而限制了更高速信號的處理。
[0006]2.QO在自動增益控制環路開啟后，基極固定偏置在Vibas，這意味著環路增益有一個突然變小的過程，且在自動控制環路后，無論Vcon值多大，環路增益都保持不變。
[0007]這兩個缺點就造成了兩個無法克服的問題
[0008]1.當自動增益控制環路開啟且Vcon較小時，由于環路增益突然減小，會使得跨阻放大電路的帶寬可能不夠大，不足以處理高速信號。
[0009]2.當自動增益控制環路開啟且Vcon超過一定值時，由于環路增益不能繼續變小，有可能使得環路的穩定裕度不夠，信號處理后會出現振鈴現象。
【發明內容】
[0010]本發明所要解決的主要技術問題是提供一種跨阻放大電路，在不增加電路額外負載的前提下，通過控制環路增益來實現自動增益控制，這種控制方式使得電路在自動增益控制環路階段，環路增益隨著信號的增大而逐漸減小，因此不管跨阻增益多小，都可以保持足夠大的穩定裕度，不會出現振鈴現象。
[0011]為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括:
[0012]跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)以及第一 MOS管(MO);所述第一開關管(QO)的集電極與第二開關管(Ql)的基極連接；所述第一開關管(QO)的基極通過跨阻(Rf)與第二開關管(Ql)的發射極連接；所述第一 MOS管(MO)的源極與所述第一開關管(QO)的基極連接，所述第一 MOS管(MO)的漏極與所述第一開關管(QO)的集電極連接；
[0013]分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號；
[0014]AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平(VREF)比較；所述比較電路的輸出端與所述第一 MOS管的柵極連接。
[0015]在一較佳實施例中:所述第一 MOS管(MO)為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 MOS管(MO)的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
[0016]在一較佳實施例中:所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管(Q2)，所述第三開關管(Q2)的基極與所述第一開關管(QO)的集電極連接；所述第三開關管(Q2)的集電極與第二開關管(Ql)的基極連接。
[0017]在一較佳實施例中:所述跨阻前端放大電路還包括第二MOS管(Ml)，所述第二MOS管(Ml)與所述跨阻(Rf)并聯。
[0018]在一較佳實施例中:所述第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)為三極管。
[0019]在一較佳實施例中:所述第一開關管(QO)、第二開關管(Ql)和第三開關管(Q2)
為三極管。
[0020]一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括:
[0021]跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)以及第一 MOS管(MO);所述第一開關管(QO)的漏極與第二開關管(Ql)的柵極連接；所述第一開關管(QO)的柵極通過跨阻(Rf)與第二開關管(Ql)的源極連接；所述第一 MOS管(MO)的源極與所述第一開關管(QO)的柵極連接，所述第一 MOS管(MO)的漏極與所述第一開關管(QO)的漏極連接；
[0022]分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號；
[0023]AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平(VREF)比較；所述比較電路的輸出端與所述第一 MOS管的柵極連接。
[0024]在一較佳實施例中:所述第一 MOS管(MO)為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 MOS管(MO)的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
[0025]在一較佳實施例中:所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管(Q2)，所述第三開關管(Q2)的源極與所述第一開關管(QO)的漏極連接；所述第三開關管(Q2)的漏極與第二開關管(Ql)的柵極連接。
[0026]在一較佳實施例中:所述第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)為MOS管。
[0027]在一較佳實施例中:所述第一開關管(QO)、第二開關管(Ql)和第三開關管(Q2)為MOS管。
[0028]相較于現有技術，本發明提供的技術方案具備以下有益效果:
[0029]1.本發明通過將第一MOS管MO跨接在第一開關管的柵極或基極和漏極，通過控制MO，就可以控制環路增益，從而實現了控制跨阻增益的目的。不需要增加額外負載。
[0030]2.在AGC反饋電路工作階段，環路的主極點始終由跨阻(Rf)和輸入電容來絕帝國，次極點的位置也沒有發生變化，但環路增益減小了，因此具備了足夠大的穩定裕度，因此輸出信號不會出現振鈴和振蕩現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為現有技術中跨阻放大電路的常見電路圖之一；
[0032]圖2為現有技術中跨阻放大電路的常見電路圖之二 ；
[0033]圖3為本發明優選實施例一的整體電路結構圖；
[0034]圖4為本發明優選實施例一中峰值檢測電路圖；
[0035]圖5為本發明優選實施例二中跨阻放大前端電路圖；
[0036]圖6為本發明優選實施例三中跨阻放大前端電路圖。
【具體實施方式】
[0037]下文結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步的說明。
[0038]實施例一
[0039]參考圖3，一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，包括:
[0040]跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管QO和第二開關管Ql以及第一 MOS管MO，本實施例中第一開關管QO和第二開關管Ql優選為三極管；所述第一開關管QO的集電極與第二開關管Ql的基極連接；所述第一開關管QO的基極通過跨阻Rf與第二開關管Ql的發射極連接；所述第一 MOS管MO的源極與所述第一開關管QO的基極連接，所述第一 MOS管MO的漏極與所述第一開關管QO的集電極連接；所述第一 MOS管MO為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 MOS管MO的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
[0041 ] 所述第一開關管QO的集電極于輸入電壓VDD直接串聯有第一電阻RO，所述第一開關管QO的源極接地，所述第二開關管Ql的發射極與地之間連接有第二電阻R1。
[0042]上述的第一開關管Q0、第二開關管Ql也可以更換為MOS管，屬于本發明技術方案的簡單替換，故不再贅述。
[0043]分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號；
[0044]進一步參考圖3,所述分相電路包括:
[0045]第三電阻R2，其一端與所述第二開關管Ql的發射極連接，另一端通過第一電容CO接地。
[0046]第三MOS管M2，其柵極與所述第二開關管Ql的發射極連接，其漏極通過第四電阻R3與輸入電壓VDD連接；
[0047]第四MOS管M3，其柵極與所述第三電阻R2和第一電容CO的連接點連接，其漏極通過第五電阻R4與輸入電壓VDD連接；其源極與第三MOS管M2的源極連接并通過第一電流源1接地。
[0048]AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平VREF比較；所述比較電路的輸出端與所述第一 MOS管的柵極連接。
[0049]參考圖4，所述峰值檢測電路包括:
[0050]第五MOS管M4，其柵極與漏極連接并與所述分相電路的第一輸出電壓信號連接，其源極通過第六電阻R5接地；
[0051]第六MOS管M5，其柵極與漏極連接并與所述分相電路的第二輸出電壓信號連接，其源極與所述第五MOS管M4的源極連接，并通過第七電阻R6輸出直流電壓信號；所述第七電阻R6的輸出端通過第二電容Cl接地。
[0052]參考圖3，所述比較電路包括:
[0053]比較器，所述比較器的正極輸入端與所述峰值檢測電路的直流電壓輸出端連接；所述比較器的負極輸入端通過第七電阻R6與參考電平VREF的正極連接，所述參考電平VREF的負極接地；所述比較器的輸出端通過第三電容C2與所述比較器的負極輸入端連接；所述比較器的輸出端通過第八電阻R7與所述第一 MOS管MO的柵極連接；所述第八電阻R7與第一 MOS管MO的柵極的連接點通過第四電容C3接地。
[0054]整個環路的工作原理是:
[0055]如公式所示，Rclose為TIA閉環跨阻增益，Alg為環路增益。
Rf^ Alg ( I )
[0056]Rclose=-^ = R廣 1--~—
I + ^LGV I + ^LG j
[0057]當輸入光功率Popt〈Pagc時，跨阻前端電路把光電二極管產生的電流信號轉化成電壓信號，其跨阻值為Rf，而分相電路把單端的電壓信號轉化成差分信號，由于差分信號的幅度太小，使得峰值檢測電路的輸出WD不足以達到VREF，因此比較器的輸出電壓為0，使得MO工作在關斷區，跨阻前端電路增益沒有變小，仍約為Rf。
[0058]當輸入光功率Popt ^ Pagc時，分相電路差分信號的幅度足夠大使得峰值檢測電路的輸出Vro超過VREF，比較器的輸出電壓升高，最終使得MO工作在線性區，相當于一個電阻，從而減小了跨阻前端電路環路增益I，進而減小了其跨阻增益R。—。
[0059]由于此技術通過控制跨阻前端電路環路增益來控制其跨阻，在AGC工作階段，環路的主極點始終由跨阻Rf與輸入電容來決定，次極點的位置也沒有變化，但環路增益Aui減小了，因此具有足夠大的穩定裕度，因此輸出信號不會處理振鈴與振蕩現象。
[0060]實施例二
[0061]參考圖5，與實施例一的區別在于:
[0062]所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管Q2，所述第三開關管Q2的發射極與所述第一開關管QO的集電極連接；所述第三開關管Q2的集電極與第二開關管Ql的基極連接。所述第三開關管Q2為一個共發共基級或共源共柵級，能夠提升電路帶寬。其余部分與實施例一相同，故不再贅述。
[0063]本實施例中第一開關管Q0、第二開關管Ql和第三開關管Q2均為三極管，也可以根據需要替換為MOS管。
[0064]實施例三
[0065]參考圖6，與實施例二的區別在于:
[0066]在跨阻Rf的兩側并聯第二 MOS管M1，第二 MOS管Ml控制跨阻Rf的，而第一 MOS管MO控制環路增益，進一步保證了電路的穩定。本實施例的其余部分與實施例二相同，故不再贅述。
【權利要求】
1.一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于包括: 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)以及第一 MOS管(MO);所述第一開關管(QO)的集電極與第二開關管(Ql)的基極連接；所述第一開關管(QO)的基極通過跨阻(Rf)與第二開關管(Ql)的發射極連接；所述第一 MOS管(MO)的源極與所述第一開關管(QO)的基極連接，所述第一 MOS管(MO)的漏極與所述第一開關管(QO)的集電極連接； 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號； AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平(VREF)比較；所述比較電路的輸出端與所述第一 MOS管的柵極連接。
2.根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述第一MOS管(MO)為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 MOS管(MO)的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
3.根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管(Q2)，所述第三開關管(Q2)的基極與所述第一開關管(QO)的集電極連接；所述第三開關管(Q2)的集電極與第二開關管(Ql)的基極連接。
4.根據權利要求3所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述跨阻前端放大電路還包括第二 MOS管(M1)，所述第二 MOS管(Ml)與所述跨阻(Rf)并聯。
5.根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)為三極管。
6.根據權利要求3所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述第一開關管(QO)、第二開關管(Ql)和第三開關管(Q2)為三極管。
7.一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于包括: 跨阻放大前端電路，所述跨阻放大前端電路將輸入的電流信號轉換為電壓信號，包括第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)以及第一 MOS管(MO);所述第一開關管(QO)的漏極與第二開關管(Ql)的柵極連接；所述第一開關管(QO)的柵極通過跨阻(Rf)與第二開關管(Ql)的源極連接；所述第一 MOS管(MO)的源極與所述第一開關管(QO)的柵極連接，所述第一 MOS管(MO)的漏極與所述第一開關管(QO)的漏極連接； 分相電路，所述分相電路與所述跨阻放大前端電路的輸出端連接，將所述跨阻放大前端電路輸出的單端電壓信號轉化成差分電壓信號； AGC反饋網絡，所述AGC反饋網絡包括峰值檢測電路和比較電路；所述峰值檢測電路檢測來自所述分相電路輸出的差分電壓信號，并輸出一個直流電壓；所述比較電路檢測所述峰值檢測電路輸出的直流電壓，并與參考電平(VREF)比較；所述比較電路的輸出端與所述第一 MOS管的柵極連接。
8.根據權利要求7所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述第一MOS管(MO)為NMOS管，其漏極的電壓和源極電壓接近相等，當柵極電壓發生變化時，所述所述第一 MOS管(MO)的漏源電阻發生改變，從而改變了跨阻放大前端電路的環路增益，進而改變了跨阻增益。
9.根據權利要求7所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述跨阻放大前端電路還包括第三開關管(Q2)，所述第三開關管(Q2)的源極與所述第一開關管(QO)的漏極連接；所述第三開關管(Q2)的漏極與第二開關管(Ql)的柵極連接。
10.根據權利要求1所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述第一開關管(QO)和第二開關管(Ql)為MOS管。
11.根據權利要求9所述的一種能夠實現自動增益控制的跨阻放大電路，其特征在于:所述第一開關管(QO)、第二開關管(Ql)和第三開關管(Q2)為MOS管。
【文檔編號】H03G3/20GK104242844SQ201410498110
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】陳偉 申請人:廈門優迅高速芯片有限公司