本發(fā)明涉及集成電路，尤其涉及一種光電芯片的增益控制電路、光電芯片及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、光通信(optical?communication)是以光波為載波的通信方式。隨著物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實、云計算、人工智能等應(yīng)用的發(fā)展，對海量數(shù)據(jù)的處理需求越來越高，因此，高速光通信的升級換代以保證精度是非常必要的。

2、光電芯片在光信號接收前端，除了需要pd(photodetector，光電探測器)將光信號轉(zhuǎn)化為電流信號外，還需要tia(transimpedance?amplifer，跨阻放大器)將pd輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。如圖1所示，tia進行第一級的放大，需要提供盡可能大的增益；vga進行第二級的放大，需要調(diào)整整體環(huán)路的增益。

3、但pd接收到的光信號強度變化較大，導(dǎo)致pd產(chǎn)生的電流信號大小差異很大，最大值和最小值相差達到幾個數(shù)量級，整個信號通路很容易信號飽和。因此，在現(xiàn)有的增益控制電路中，第一級放大器tia的增益不會很大，保證第一級放大的輸出不會飽和的前提下，通過反饋控制第二級放大的增益，實現(xiàn)不同輸入信號幅度的匹配調(diào)節(jié)。但由于第一級的放大增益不大，不能有效抑制輸入噪聲，會導(dǎo)致整體增益控制電路的等效輸入噪聲較大。

4、在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題：

5、現(xiàn)有光電芯片的增益控制電路的第一級放大增益不大，不能有效抑制輸入噪聲，會導(dǎo)致整體增益控制電路的等效輸入噪聲較大。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種光電芯片的增益控制電路、光電芯片及設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的光電芯片的增益控制電路的第一級放大增益不大，不能有效抑制輸入噪聲，會導(dǎo)致整體增益控制電路的等效輸入噪聲較大技術(shù)問題。本發(fā)明提供的諸多技術(shù)方案中的優(yōu)選技術(shù)方案所能產(chǎn)生的諸多技術(shù)效果詳見下文闡述。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供的一種光電芯片的增益控制電路，包括：放大模塊、增益調(diào)節(jié)模塊、光電探測器以及輸出驅(qū)動模塊；所述放大模塊、增益調(diào)節(jié)模塊相互連接形成環(huán)路；所述光電探測器用于將不斷變化的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號；所述放大模塊用于將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并對所述電壓信號進行放大后輸出到所述輸出驅(qū)動模塊；所述增益調(diào)節(jié)模塊根據(jù)所述放大模塊的輸出電壓，動態(tài)調(diào)節(jié)所述放大模塊的增益。

4、優(yōu)選的，所述增益調(diào)節(jié)模塊包括依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、邏輯控制單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述放大模塊的輸出電壓進行信號量化；所述邏輯控制單元用于對所述放大模塊進行增益控制，并產(chǎn)生控制信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將所述邏輯控制單元的控制信號反饋給所述放大模塊。

5、優(yōu)選的，所述放大模塊包括跨組放大器和可變增益放大器；所述跨組放大器作為第一級為差分放大器，將所述電流信號轉(zhuǎn)換為所述電壓信號，并輸入到所述可變增益放大器；所述可變增益放大器對所述電壓信號進行放大后輸入到所述輸出驅(qū)動模塊，同時輸入到所述增益調(diào)節(jié)模塊。

6、優(yōu)選的，所述邏輯控制單元對所述放大模塊進行增益控制包括以下步驟：s1、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述輸出電壓進行信號量化；s2、所述邏輯控制單元根據(jù)量化結(jié)果，計算對應(yīng)的所述光電轉(zhuǎn)換器輸入的所述光信號的范圍；s3、根據(jù)所述光信號的范圍，對所述跨組放大器、可變增益放大器的增益系數(shù)k1、增益系數(shù)k2進行增益分配和迭代，并生成所述控制信號發(fā)送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器；s4、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述控制信號反饋給所述跨組放大器。

7、優(yōu)選的，所述邏輯控制單元對所述放大模塊進行增益控制包括以下步驟：s1’、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述輸出電壓進行信號量化，量化精度可選；s2’、所述邏輯控制單元根據(jù)量化結(jié)果，進行環(huán)路增益控制，并生成所述控制信號；s3’、所述邏輯控制單元將所述控制信號反饋給所述可變增益放大器進行增益控制，同時發(fā)生給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器；s4’、所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述控制信號反饋給所述跨組放大器，形成環(huán)路。

8、一種光電芯片，包括以上任一所述的一種光電芯片的增益控制電路。

9、一種光電設(shè)備，包括以上任一所述的一種光電芯片的增益控制電路。

10、實施本發(fā)明上述技術(shù)方案中的一個技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點或有益效果：

11、本發(fā)明通過引入增益調(diào)節(jié)模塊，該增益調(diào)節(jié)模塊能夠自適應(yīng)光電轉(zhuǎn)換器光信號的變化范圍，自動的動態(tài)調(diào)節(jié)放大模塊的增益，在保證電路通道信號不包含的情況下，使得在不同輸入信號幅度下，都可以使放大模塊的第一級放大增益最大，進而抑制控制電路的輸入噪聲，提高電路的輸出精度。

技術(shù)特征：

1.一種光電芯片的增益控制電路，其特征在于，包括：放大模塊、增益調(diào)節(jié)模塊、光電探測器以及輸出驅(qū)動模塊；所述放大模塊、增益調(diào)節(jié)模塊相互連接形成環(huán)路；所述光電探測器用于將不斷變化的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號；所述放大模塊用于將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并對所述電壓信號進行放大后輸出到所述輸出驅(qū)動模塊；所述增益調(diào)節(jié)模塊根據(jù)所述放大模塊的輸出電壓，動態(tài)調(diào)節(jié)所述放大模塊的增益。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電芯片的增益控制電路，其特征在于，所述增益調(diào)節(jié)模塊包括依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、邏輯控制單元和數(shù)模轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器對所述放大模塊的輸出電壓進行信號量化；所述邏輯控制單元用于對所述放大模塊進行增益控制，并產(chǎn)生控制信號；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將所述邏輯控制單元的控制信號反饋給所述放大模塊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種光電芯片的增益控制電路，其特征在于，所述放大模塊包括跨組放大器和可變增益放大器；所述跨組放大器作為第一級為差分放大器，將所述電流信號轉(zhuǎn)換為所述電壓信號，并輸入到所述可變增益放大器；所述可變增益放大器對所述電壓信號進行放大后輸入到所述輸出驅(qū)動模塊，同時輸入到所述增益調(diào)節(jié)模塊。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光電芯片的增益控制電路，其特征在于，所述邏輯控制單元對所述放大模塊進行增益控制包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種光電芯片的增益控制電路，其特征在于，所述邏輯控制單元對所述放大模塊進行增益控制包括以下步驟：

6.一種光電芯片，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一所述的一種光電芯片的增益控制電路。

7.一種光電設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1-5任一所述的一種光電芯片的增益控制電路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光電芯片的增益控制電路、光電芯片及設(shè)備，涉及集成電路技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有光電芯片的增益控制電路的第一級放大增益不大，不能有效抑制輸入噪聲，會導(dǎo)致整體增益控制電路的等效輸入噪聲較大的技術(shù)問題。該電路包括放大模塊、增益調(diào)節(jié)模塊、光電探測器以及輸出驅(qū)動模塊；所述放大模塊、增益調(diào)節(jié)模塊相互連接形成環(huán)路；所述光電探測器用于將不斷變化的光信號轉(zhuǎn)換為電流信號；所述放大模塊用于將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并對所述電壓信號進行放大后輸出到所述輸出驅(qū)動模塊；所述增益調(diào)節(jié)模塊根據(jù)所述放大模塊的輸出電壓，動態(tài)調(diào)節(jié)所述放大模塊的增益。本發(fā)明能夠有效抑制輸入噪聲。

技術(shù)研發(fā)人員：程亞宇,張弛
受保護的技術(shù)使用者：深圳貝特萊電子科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10