用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路制造技术

一种用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路，包括三极管，三极管的栅极或基极与外部交流耦合，并连接有偏置电路，三极管的源极或发射极到地之间并联有可变电容网络和第一电阻，在所述三极管的漏极或集电极分别连接第二电阻和所驱动的LED，在所述三极管的漏极或集电极和所驱动的LED 之间连接有第一电容，还具有第一电感，所述第一电感的一端连接在LED和第一电容的连接点上，另外一端连接在电源上。本实用新型专利技术结合了片上可调节电阻电容网络和片外的直流交流耦合电路较好的补偿LED的低通特性的方法，器件大幅度减少，成本较低，也能够适配多种不同的LED的频率响应，具有低成本，高灵活度的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路
本技术适用于LED驱动领域，具体的，涉及一种适用于可见光通信网络拓展LED响应频率的LED预均衡器集成放大电路。
技术介绍
可见光通信（VLC）是一种新型无线光通信技术，它将照明和通信结合起来，因此具有极其广阔的应用前景。对比RF或者微波通讯，可见光通讯具有频谱未受管制、无电磁干扰、高保密性等优点。但是由于发射段所使用的商用LED的3dB带宽通常低于20MHz，因此大大限制了传统可见光通讯的数据率。可见光通讯通常使用对LED的光线强度调制，最简单的方式就是非归零的开关键制即OOK-NRZ。近年来为了提高通讯速率，人们采取了更复杂的调制方式，例如正交频分复用调制(OFDM)、离散多音（DMT）、无载波幅相调制（CAP）和单载波频域均衡（SC-FDE）等技术。但是不管采取那种技术，归根结底带宽还是受到LED对于光线强度调制的带宽限制。白色LED，因为其发光颜色最为适合室内照明的需要，所以白光LED的可见光通讯的研究最具商业前景。白光LED其发光原理是在蓝光LED上涂上荧光粉，蓝光激发荧光粉发出黄绿光，和蓝光一起构成白光，所以白色LED带宽受到荧光粉响应速度的限制。一般商用的白色LED的3dB带宽在10MHz以下，提高其带宽的方法有几种，一种是使用蓝色滤波器滤除其中响应速度较慢的黄光成分，但是代价就是系统复杂度的增加和发光功率的减小，二是调节LED的偏置点，使LED的调制电流和偏置电流的比保持在一个使LED响应速度最快的比率，三就是采用预均衡或者后均衡网络，在发射端或者接收端采用高通滤波器抵消白色LED的带宽限制，从而在最终的可见光发射端通讯系统中的频率响应达到比较大的带宽。现有的预均衡网络有不同的构建方式，常用预均衡网络是置于片外基于电阻，电容，电感的被动原件网络，这种片外方式的优点是比较灵活，可以适应于不同的LED的频响曲线，缺点是成本比较高。参见图1，示出了现有技术中常用的一种片外预均衡网络，该均衡网络使用了十个离散原件。因此，如何能够抵消掉LED的频响过窄，拓展可见光通讯数据率成，并且减少电路的复杂度和器件使用数量，成为现有技术亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路，具有片内可变电容网络，和片外直流交流耦合网络，能够灵活调节高通频率拐点以适应于不同的LED的低通特性。一种用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路，包括三极管，所述三极管的栅极或基极与外部交流耦合，并连接有偏置电路，在所述三极管的源极或发射极到地之间并联有可变电容网络和第一电阻，在所述三极管的漏极或集电极分别连接第二电阻和所驱动的LED。可选的，所述可变电容网络为多个同等大小的电容或者是带有权重的电容分别串联开关，然后再并联而成。可选的，在所述三极管的漏极或集电极和所驱动的LED之间具有第一电容，第一电感的一端连接在LED和第一电容的连接点上，另外一端连接在电源上。可选的，所述第一电阻的电阻值为50欧姆，所述第二电阻的电阻值为120欧姆，所述可变电容网络的电容值采用二进制权重，共有8个电容，控制有8位，最低位对应的电容为1pF，次低位对应的电容为2pF，第三位对应的电容为4pF，以此类推，依次倍增，最高位对应的电容为256pF。可选的，第一电容的值等于1uF，第一电感的值等于47nH。可选的，所述三极管GM1为BJT晶体管或者MOS晶体管。本技术的预均衡器集成放大电路结合了片上可调节电阻电容网络和片外的直流交流耦合电路较好的补偿LED的低通特性的方法。对比图1的现有技术中通常使用的片外均衡方案，本技术使用的被动元器件由十个大幅度减少到了两个，成本较低。而片内的电容网络可以数字调节，也能够适配多种不同的LED的频率响应。本技术以低成本，高灵活度拓展了可见光通讯数据率。附图说明图1是现有技术的片外预均衡网络电路；图2是根据本技术具体实施例的LED预均衡器集成放大电路；图3是根据本技术具体实施例的LED预均衡器集成放大电路中的可变电容网络；图4是根据本技术具体实施例的LED预均衡器集成放大电路的片内网络，片外网络以及它们叠加的频率响应效果；图5是根据本技术具体实施例的白光LED的频率响应、均衡器频率响应以及综合后均衡效果；图6是根据本技术具体实施例的蓝光LED的频率响应、均衡器频率响应以及综合后均衡效果。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。本技术借助了片内可变电容网络，片外直流交流耦合网络，形成预均衡集成放大电路，灵活的调节高通频率拐点以适应于不同的LED的低通特性。具体而言，参见图2，示出了根据本技术具体实施例的LED预均衡器集成放大电路，包括三极管GM1，所述三极管GM1可以为BJT晶体管或者MOS晶体管，所述三极管GM1的栅极或基极与外部交流耦合，并连接有偏置电路1，即栅极偏置电路，在所述三极管GM1的源极或发射极到地之间并联有可变电容网络C0和第一电阻R1，在三极管GM1的漏极或集电极分别连接第二电阻R2和所驱动的LEDD1，第二电阻R2的另外一端连接在电源上。如上所述在本技术中，三极管GM1可以为NMOS晶体管，PMOS晶体管或者BJT晶体管，在忽略掉可变电容网络和R1之后，就变成了一个通常的共源极或者共射极集成放大电路。其小信号放大倍数由三极管GM1的跨导和R2的乘积决定。三极管GM1一般和外部或者前级的连接是交流耦合，此时在GM1的栅极或基极设置偏置电路1来建立正确的偏置电压。为了实现更灵活的控制以应对不同的输入信号幅度，栅极偏置电路输出到三极管GM1上的电压一般是可调的，这样三极管GM1的电流以及跨导就可以灵活调节。所述栅极或基极的偏置电路是现有技术中常见的栅极或基极偏置电路。可变电容网络C0和第一电阻R1共同构成了GM1的源极负反馈网络。在频率比较低的情况下，C0呈现高阻，并联网络主要由第一电阻R1的值决定,在GM1的跨导足够大的情况下，电路的增益等于第二电阻R2和第一电阻R1的比值。在频率比较高的情况下，C0呈现低阻，并联网络的阻值主要由C0决定，在正无限大的频率时，源极负反馈网络呈现短路状态，这时候电路的增益等于GM1的跨导乘以R2。这样整个放大电路就呈现一种高通特性，其3dB点等于1/(2pi*C0*R1)Hz。进一步的，参见图3，示出了一种示例性的可变电容网络。该可变电容网络可以为若干个同等大小的电容或者是带有权重的电容分别串联开关，然后再并联而成，所述开关可以是一个栅极控制的晶体管，每一位的开关通过带宽调节算法所控制。任何开关关上，对应的单个电容并入整体的电容，从而电容值变大。在一个具体的实施例中，R1的电阻值为50欧姆，R2为120欧姆，在可变电容网络C0呈现短路的情况下电路的增益为7.6dB。可变电容网络C0的电容值采用二进制权重，共有8个电容，常开的为一个单位电容1pF，控制有8位，最低位对应的电容为1pF，次低位对应的电容为2pF，第三位对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路，其特征在于：包括三极管，所述三极管的栅极或基极与外部交流耦合，并连接有偏置电路，在所述三极管的源极或发射极到地之间并联有可变电容网络和第一电阻，在所述三极管的漏极或集电极分别连接第二电阻和所驱动的LED。

【技术特征摘要】
1.一种用于可见光通信的LED预均衡器集成放大电路，其特征在于：包括三极管，所述三极管的栅极或基极与外部交流耦合，并连接有偏置电路，在所述三极管的源极或发射极到地之间并联有可变电容网络和第一电阻，在所述三极管的漏极或集电极分别连接第二电阻和所驱动的LED。2.根据权利要求1所述的LED预均衡器集成放大电路，其特征在于：在所述三极管的漏极或集电极和所驱动的LED之间连接有第一电容，还具有第一电感，所述第一电感的一端连接在LED和第一电容的连接点上，另外一端连接在电源上。3.根据权利要求1或2所述的LED预均衡器集成放大电路，其特征在于：所述可变电容网络为多个同等大小的电容或者是带有权...

【专利技术属性】
技术研发人员：坞东强，孙卫罡，
申请(专利权)人：重庆思柏高科技有限公司，长芯盛武汉科技有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆,50