專利名稱：幅度檢測自動增益控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖通信領(lǐng)域和集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種幅度檢測 自動增益控制電路。
背景技術(shù)：
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(wǎng)絡(luò)、光電器件和微電子電路等領(lǐng)域，其中微電子電路是連接 光網(wǎng)絡(luò)與用戶終端的接口，是目前光通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。應(yīng)用于光通信網(wǎng) 絡(luò)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(shù)據(jù)恢復(fù)電 路、分接器和復(fù)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(zhuǎn)變成電流。由于該信號發(fā)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(jīng)過光探測器后，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(tài)范圍很大的信號范圍，而且不能引入較大的失真。因此
該前置放大器需要采用自動增益控制(AGC)電路，對輸出信號的幅度進行 調(diào)節(jié)。當(dāng)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(dāng)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(tǒng)而言，AGC控制電路是根據(jù)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(jīng)過一個低通濾波器，得到與跨阻成正 比的輸入共模電壓，然后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。而且由于其共模電 壓的變化會影響到后級的工作點，后級放大器工作在飽和區(qū)，從而導(dǎo)致輸出 信號失真。

發(fā)明內(nèi)容
3本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于光纖通信系統(tǒng)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，并用 這個檢測結(jié)果產(chǎn)生增益控制電壓。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種幅度檢測自動增益控制電路，其特征在于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，用于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，用于將輸入信號的幅度檢測出來，并對輸入 信號進行電平移位。
其AGC控制電路，用于將輸入信號的幅度和經(jīng)過平移后的共模電壓相比 較，比較結(jié)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，將輸入信號與后級 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，并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，用于對輸入信號的幅度進行比較判 斷，并根據(jù)比較結(jié)果改變輸出電壓的大小。
本發(fā)明效果是
本幅度檢測自動增益控制電路的效果主要體現(xiàn)在該自動增益控制電路可 以檢測輸入信號的幅度，并根據(jù)其幅度的大小調(diào)整自動增益控制電壓，進而 對跨阻放大器的增益進行調(diào)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(guān)系的仿真結(jié)果，仿真結(jié)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(dāng)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(yīng)時間只有4uS，其響應(yīng)時間遠小于傳統(tǒng)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(guān)系仿真結(jié)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(yīng)用環(huán)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(jīng)過一個電平移位電路后,輸入到比較器的負端。輸入信號經(jīng) 過一個緩沖放大器進行電平移位后，輸入到比較器的正端，比較結(jié)果經(jīng)過電 容濾波后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，用于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，用于將輸入信號的幅度檢測出來，并對輸入信 號進行電平移位。
AGC控制電路，用于將輸入信號的幅度和經(jīng)過平移后的共模電壓相比較， 比較結(jié)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，將輸入信號與后級 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，并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，用于對輸入信號的幅度進行比較判 斷，并根據(jù)比較結(jié)果改變輸出電壓的大小。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)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(jīng)過源極跟隨器隔離后，經(jīng)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(jīng)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(jīng)過一個幅度檢測電路，得到輸入信號的幅度并 也經(jīng)過電平移位，提供到比較器的同相端。根據(jù)輸入信號與參考電壓的差值， 產(chǎn)生一個控制跨阻放大器增益的電壓。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施方式
進一步詳細說明。
圖1為本發(fā)明設(shè)計的自動增益控制電路的應(yīng)用電路，這里光探測器件是 光電二極管。光纖傳輸?shù)墓庑盘柦?jīng)過光電二極管后，把這個光信號轉(zhuǎn)換成與 之對應(yīng)的電流信號輸出。這個單端的電流信號經(jīng)過可變增益跨阻放大器Al放 大后，得到單端的電壓信號V0J1A輸出，然后再將這個信號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(jīng)過緩沖放大器A3和A4以提高其輸出 的驅(qū)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(jīng)過處理后得到其輸入信號的共模電平VCM和 幅度VP，兩者的比較結(jié)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(xiàn)增益的自動調(diào)節(jié)。
其中跨阻放大器的反饋電阻是由線形電阻RF和晶體管電阻Ml—RES并聯(lián) 組成，晶體管M1—RES工作在線形區(qū)，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(xiàn)改變增益的目的。
圖2是本發(fā)明設(shè)計的自動增益控制電路，輸入的信號V0N—phasesplitter 和VOP—phase印litter經(jīng)過晶體管Ml和M2組成的源極跟隨器隔離后，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)
由于電阻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(jīng)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(jù)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 晶體管的柵極，其源極輸出形成VP。這里電流源I3比較小，晶體管M3工作 在亞閾值區(qū)，其輸出信號的幅度小于輸入信號的幅度，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(dāng)輸入信號較低 時，VP信號小于參考電壓VREF，此時自動增益控制電壓輸出為低電平，跨阻 放大器為恒定增益。當(dāng)輸入信號增大后，VP信號大于參考電壓VREF，此時輸 出電壓增大，跨阻增益減小，實現(xiàn)自動增益控制的功能。
權(quán)利要求
1、一種幅度檢測自動增益控制電路，其特征在于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，用于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，用于將輸入信號的幅度檢測出來，并對輸入信號進行電平移位；其AGC控制電路，用于將輸入信號的幅度和經(jīng)過平移后的共模電壓相比較，比較結(jié)果為AGC控制電壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特征在于所述的 輸入信號取共模電路，利用兩個源極跟隨器，將輸入信號與后級電路隔離， 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(jù)權(quán)利要求l所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特征在于所述的 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(jù)權(quán)利要求1所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特征在于所述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，并 將輸入信號的幅度按照一定比例傳給比較器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的幅度檢測自動增益控制電路，其特征在于所述自動增益電路包含一個比較器，用于對輸入信號的幅度進行比較判斷，并根據(jù) 比較結(jié)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(xiàn)在該自動增益控制電路可以檢測輸入信號的幅度，并根據(jù)其幅度的大小調(diào)整自動增益控制電壓，進而對跨阻放大器的增益進行調(diào)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(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者勇 張, 李景虎, 王永生 申請人:天津泛海科技有限公司