采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片制造技术

一种采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，第一光电探测器和第二光电探测器的输出端分别对应连接一个第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，第一跨阻放大器和第二跨阻放大器的输出端共同连接加法合成器的输入端，加法合成器的输出端依次连接：单端转双端电路、后均衡电路、限幅放大器、双端转单端电路以及反相器，反相器的输出端构成可见光通信接收机专用芯片的输出端，还设置有直流偏移消除电路，直流偏移消除电路的输入端连接限幅放大器的输出端，直流偏移消除电路的输出端连接后均衡电路的输入端。本发明专利技术实现在可见光LED光照环境下高数据速率的双信道接收机功能，同时具有低功耗、高带宽、集成度高、成本低、易于大规模生产等优点。

Special chip for receiver of visible light communication using diversity reception technology

A special chip for a visible light communication receiver using diversity reception technology, the first photodetector and the output end of the second photodetector are respectively connected to a first stride resistance amplifier and a second cross resistance amplifier, and the output end of the first Trans impedance amplifier and the second trans impedance amplifier is connected to the input of the adder synthesizer. The output end of the adder synthesizer is connected in turn: single end double end circuit, post equalization circuit, limiting amplifier, double end single end circuit and inverter. The output end of the inverter forms the output end of the special chip of the visible light communication receiver. It also sets the DC offset elimination circuit and the input end of the DC offset elimination circuit. Connecting the output end of the limiting amplifier, the output end of the DC offset cancellation circuit is connected to the input end of the equalization circuit. The invention realizes the dual channel receiver function of high data rate in the visible light LED light environment, and has the advantages of low power, high bandwidth, high integration, low cost and easy to mass production.

【技术实现步骤摘要】
采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片
本专利技术涉及一种可见光通信接收机专用芯片。特别是涉及一种采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片。
技术介绍
近年来，随着电子科技的高速发展，智能设备的用户总数和普及率逐年大幅度增加，随之增长的是人们对高速宽带多媒体通信的需求。此时传统射频通信出现频谱资源紧张的态势，加之电磁辐射干扰等因素的局限,以及人们日益重视辐射对身体健康的影响，促使产生了一种能够拓宽频谱的资源，通过绿色节能的LED灯为传输基站的通信方式可见光通信。相比于传统射频识别技术，可见光技术有以下优点：(1)所使用的都是生活中常见的可见光和LED，不产生电磁辐射，无电磁污染；(2)目前无线射频频谱资源紧张，无线通信频段需要授权分配，而可见光频段传输却无此限制；(3)可见光传输信道没有电磁干扰，传输信道设计上相对简单；(4)由于光沿直线传输的特性，不会像传统无线通信传输那样被截获和破译，信息安全性高。对可见光通信中接收机的研究在近两年来刚刚兴起，但由于接收器件特性差异较大，系统整体结构所含模块较多，之间相互影响较为复杂，现有的研究主要是基于其可行性方面的研究，接收机搭建所用的也都是商用分立器件以实现功能，鲜少有集成设计的光接收机模拟芯片。因此，设计用于可见光通信系统的整体独立接收机专用集成电路处于创新研发阶段，该方面还鲜有报道。近年来，分集接收技术在无线通信领域得到广泛应用，室外VLC系统也有望应用此技术来获得性能提升，因为分集接收技术可以提供矩阵增益，即系统接收端可以设置多个光探测器，以此增加信号传输速率，增强信号接受能力，降低误码率。在接收机电路的研发过程中，由于电路复杂，级联电路模块较多，因此极容易发生电路直流电平漂移，也即静态工作点的偏移，导致整个电路工作都不稳定，甚至无法工作。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够实现在可见光LED光照环境下高数据速率的双信道接收机功能的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片。本专利技术所采用的技术方案是：一种采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，包括有分别接收两路光信号的第一光电探测器和第二光电探测器，所述的第一光电探测器和第二光电探测器的输出端分别对应连接一个用于将经过光探测器得到的电流信号转化为电压信号并进行放大的第一跨阻放大器和第二跨阻放大器，所述第一跨阻放大器和第二跨阻放大器的输出端共同连接用于将双信道信号合成为一路信号的加法合成器的输入端，所述加法合成器的输出端依次连接：用于将加法合成器输出的信号转换为差分信号的单端转双端电路、用于进行高频补偿的后均衡电路、用于进行信号放大的限幅放大器、用于将双端信号转换成单端信号的双端转单端电路以及用作信号判决的反相器，所述反相器的输出端构成可见光通信接收机专用芯片的输出端，还设置有起到反馈调节作用以稳定电路直流工作点的直流偏移消除电路，所述直流偏移消除电路的输入端连接所述限幅放大器的输出端，所述直流偏移消除电路的输出端连接所述后均衡电路的输入端。所述的第一跨阻放大器和第二跨阻放大器结构相同，均包括有：第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管，所述第一PMOS管的源极、第四NMOS管的栅极、第二PMOS管的源极以及第五NMOS管的栅极均连接电源，所述第一PMOS管的栅极连接第四NMOS管的漏极，所述第一PMOS管的漏极、第四NMOS管的源极、第一NMOS管的漏极以及第三NMOS管的栅极共同构成跨阻放大器的输出端，所述第二PMOS管的栅极连接第五NMOS管的漏极，所述第二PMOS管的漏极、第五NMOS管的源极和第一NMOS管的栅极均连接第二NMOS管的漏极，所述第一NMOS管的源极、第二NMOS管的栅极和第三NMOS管的漏极共同构成输入端连接第一光电探测器或第二光电探测器的输出端，所述第二NMOS管的源极和第三NMOS管的源极均接地。所述的加法合成器包括有第六NMOS管、第七NMOS管和第八NMOS管，所述第六NMOS管的源极接地，栅极构成加法合成器一个输入端连接第一跨阻放大器和第二跨阻放大器中的一个输出端，漏极连接第七NMOS管的源极，第七NMOS管的漏极和第八NMOS管的源极共同构成加法合成器的输出端，所述第七NMOS管的栅极连接偏置电压，所述第八NMOS管的栅极构成加法合成器的另一个输入端连接第一跨阻放大器和第二跨阻放大器中的另一个输出端，所述第八NMOS管的漏极连接电源。所述的单端转双端电路包括有：第三PMOS管～第六PMOS管和第九NMOS管～第十七NMOS管，其中，所述第三PMOS管～第六PMOS管的源极、第十三NMOS管的栅极和第十四NMOS管的栅极均连接电源，第三PMOS管的栅极和第五PMOS管的栅极与第十三NMOS管的漏极相连，第四PMOS管的栅极和第六PMOS管的栅极与第十四NMOS管的漏极相连，第五PMOS管的漏极和第十一NMOS管的漏极共同构成单端转双端电路的一个输出端，第六PMOS管的漏极和第十二NMOS管的漏极共同构成单端转双端电路的另一个输出端，第三PMOS管的漏极和第十三NMOS管的源极与第九NMOS管的漏极相连，第四PMOS管的漏极和第十四NMOS管的源极与第十NMOS管的漏极相连，第十NMOS管的栅极、第十一NMOS管的栅极以及第十七NMOS管的源极共同构成单端转双端电路的输入端连接加法合成器的输出端，第十七NMOS管的栅极和漏极、第九NMOS管的栅极以及第十二NMOS管的栅极共同通过第一电容接地，第十一NMOS管的源极和第十二NMOS管的源极与第十六NMOS管的漏极相连，第九NMOS管的源极和第十NMOS管的源极连接第十五NMOS管的漏极，第十五NMOS管栅极和第十六NMOS管的栅极共同连接偏置电压，第十五NMOS管源极和第十六NMOS管的源极接地。所述的后均衡电路包括有相串联的第一后均衡电路和第二后均衡电路，所述第一后均衡电路和第二后均衡电路结构相同，均包括有：第七PMOS管和第八PMOS管，以及第十八NMOS管～第二十五NMOS管，其中，第七PMOS管和第八PMOS管的源极连接电源，第七PMOS管的栅极和漏极、第十八NMOS管的漏极、第二十二NMOS管的漏极以及第二十三NMOS管的栅极共同构成第一后均衡电路或第二后均衡电路的一个输出端，第八PMOS管的栅极和漏极、第十九NMOS管的漏极、第二十二NMOS管的栅极以及第二十三NMOS管的漏极共同构成第一后均衡电路或第二后均衡电路的另一个输出端，第十八NMOS管的栅极构成第一后均衡电路或第二后均衡电路的一个输入端，第十九NMOS管的栅极构成第一后均衡电路或第二后均衡电路的另一个输入端，第十八NMOS管的源极和第二十NMOS管的漏极均分别连接第二电容和电阻的一端，第十九NMOS管的源极和第二十一NMOS管的漏极均分别连接第二电容和电阻的另一端，第二十二NMOS管的源极和第二十四NMOS管的漏极连接第三电容的一端，第二十三NMOS管的源极和第二十五NMOS管的漏极连接第三电容的另一端，第二十NMOS管的栅极、第二十一NMOS管的栅极、第二十四NMOS管的栅极和第二十五NMOS管的栅极均连接偏置电压，第二十NMOS管的源极、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，包括有分别接收两路光信号的第一光电探测器(D1)和第二光电探测器(D2)，其特征在于，所述的第一光电探测器(D1)和第二光电探测器(D2)的输出端分别对应连接一个用于将经过光探测器得到的电流信号转化为电压信号并进行放大的第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)，所述第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)的输出端共同连接用于将双信道信号合成为一路信号的加法合成器(3)的输入端，所述加法合成器(3)的输出端依次连接：用于将加法合成器(3)输出的信号转换为差分信号的单端转双端电路(4)、用于进行高频补偿的后均衡电路(5)、用于进行信号放大的限幅放大器(6)、用于将双端信号转换成单端信号的双端转单端电路(7)以及用作信号判决的反相器(8)，所述反相器(8)的输出端构成可见光通信接收机专用芯片的输出端，还设置有起到反馈调节作用以稳定电路直流工作点的直流偏移消除电路(9)，所述直流偏移消除电路(9)的输入端连接所述限幅放大器(6)的输出端，所述直流偏移消除电路(9)的输出端连接所述后均衡电路(5)的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，包括有分别接收两路光信号的第一光电探测器(D1)和第二光电探测器(D2)，其特征在于，所述的第一光电探测器(D1)和第二光电探测器(D2)的输出端分别对应连接一个用于将经过光探测器得到的电流信号转化为电压信号并进行放大的第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)，所述第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)的输出端共同连接用于将双信道信号合成为一路信号的加法合成器(3)的输入端，所述加法合成器(3)的输出端依次连接：用于将加法合成器(3)输出的信号转换为差分信号的单端转双端电路(4)、用于进行高频补偿的后均衡电路(5)、用于进行信号放大的限幅放大器(6)、用于将双端信号转换成单端信号的双端转单端电路(7)以及用作信号判决的反相器(8)，所述反相器(8)的输出端构成可见光通信接收机专用芯片的输出端，还设置有起到反馈调节作用以稳定电路直流工作点的直流偏移消除电路(9)，所述直流偏移消除电路(9)的输入端连接所述限幅放大器(6)的输出端，所述直流偏移消除电路(9)的输出端连接所述后均衡电路(5)的输入端。2.根据权利要求1所述的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，其特征在于，所述的第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)结构相同，均包括有：第一PMOS管(Mp1)、第二PMOS管(Mp2)、第一NMOS管(Mn1)、第二NMOS管(Mn2)、第三NMOS管(Mn3)、第四NMOS管(Mn4)和第五NMOS管(Mn5)，所述第一PMOS管(Mp1)的源极、第四NMOS管(Mn4)的栅极、第二PMOS管(Mp2)的源极以及第五NMOS管(Mn5)的栅极均连接电源，所述第一PMOS管(Mp1)的栅极连接第四NMOS管(Mn4)的漏极，所述第一PMOS管(Mp1)的漏极、第四NMOS管(Mn4)的源极、第一NMOS管(Mn1)的漏极以及第三NMOS管(Mn3)的栅极共同构成跨阻放大器的输出端(Out1)，所述第二PMOS管(Mp2)的栅极连接第五NMOS管(Mn5)的漏极，所述第二PMOS管(Mp2)的漏极、第五NMOS管(Mn5)的源极和第一NMOS管(Mn1)的栅极均连接第二NMOS管(Mn2)的漏极，所述第一NMOS管(Mn1)的源极、第二NMOS管(Mn2)的栅极和第三NMOS管(Mn3)的漏极共同构成输入端(In1)连接第一光电探测器(D1)或第二光电探测器(D2)的输出端，所述第二NMOS管(Mn2)的源极和第三NMOS管(Mn3)的源极均接地。3.根据权利要求1所述的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，其特征在于，所述的加法合成器(3)包括有第六NMOS管(Mn6)、第七NMOS管(Mn7)和第八NMOS管(Mn8)，所述第六NMOS管(Mn6)的源极接地，栅极构成加法合成器一个输入端(In2)连接第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)中的一个输出端，漏极连接第七NMOS管(Mn7)的源极，第七NMOS管(Mn7)的漏极和第八NMOS管(Mn8)的源极共同构成加法合成器的输出端(Out2)，所述第七NMOS管(Mn7)的栅极连接偏置电压(Bias)，所述第八NMOS管(Mn8)的栅极构成加法合成器的另一个输入端(In3)连接第一跨阻放大器(1)和第二跨阻放大器(2)中的另一个输出端，所述第八NMOS管(Mn8)的漏极连接电源。4.根据权利要求1所述的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，其特征在于，所述的单端转双端电路(4)包括有：第三PMOS管(Mp3)～第六PMOS管(Mp6)和第九NMOS管(Mn9)～第十七NMOS管(Mn17)，其中，所述第三PMOS管(Mp3)～第六PMOS管(Mp6)的源极、第十三NMOS管(Mn13)的栅极和第十四NMOS管(Mn14)的栅极均连接电源，第三PMOS管(Mp3)的栅极和第五PMOS管(Mp5)的栅极与第十三NMOS管(Mn13)的漏极相连，第四PMOS管(Mp4)的栅极和第六PMOS管(Mp6)的栅极与第十四NMOS管(Mn14)的漏极相连，第五PMOS管(Mp5)的漏极和第十一NMOS管(Mn11)的漏极共同构成单端转双端电路(4)的一个输出端(Out3)，第六PMOS管(Mp6)的漏极和第十二NMOS管(Mn12)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛陆虹，韩东群，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12