电阻电流镜像电路、RSSI电路及芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种电阻电流镜像电路、RSSI电路及芯片，其中电阻电流镜像电路用于镜像待镜像电阻的电流，包括镜像电路第一输入端、镜像电路第二输入端、镜像电路输出端和差分结构的带源极负反馈的共源极电路；所述镜像电路第一输入端与所述镜像电路第二输入端分别由所述待镜像电阻的两端引出；所述共源极电路包括镜像电阻、第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜和第一负载电路。本发明专利技术能够通过按比例复制出跨阻放大器的输入电流的三部分电流，以复制得到的电流作为接收信号强度指示信息。本发明专利技术提供的RSSI电路具有较高的精度并且同时能够满足PIN型光电二极管和APD型光电二极管的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
电阻电流镜像电路、RSSI电路及芯片
本专利技术属于集成电路
，特别涉及一种电阻电流镜像电路、RSSI(ReceivedSignalStrengthIndication，接收信号强度指示)电路及芯片。
技术介绍
如图1中三个组件组成一个简单的光纤通信系统，三个组件分别为：(1)光电转换器，如激光器10，它可将电信号转换为光信号；(2)光纤20，它的作用是传输激光器所产生的光；(3)光检测器，如光电二极管30，其对光纤终端的光敏感并且能够将光信号转换为电信号，常见的光电二极管可分为PIN型光电二极管和APD型光电二极管。光信号能量经过光纤在到达远端的光电二极管之前会产生损耗，为了后续电路方便处理信号，光电二极管按一定的比例将光强转换为电流后，需要通过一个TIA(跨阻放大器)将这个电流转换为电压。图2为一种常见的TIA的电路图，Iin是TIA的输入电流，它在数值上等于Ib、IRf、IDCR三者之和，其中Ib是流过双极型晶体管Q2基极的电流，IRf是流过电阻Rf的电流，IDCR是流过双极型晶体管Q1集电极的电流。在跨阻放大器的应用中，通常需要对接收到的信号强度进行监测，能实现这项功能的模块叫做RSSI电路，有些TIA芯片内部除了包括如图2所示的TIA电路外还同时集成RSSI电路。光电二极管需要合适的偏置电压才能工作。如图3所示，PIN型光电二极管需要的偏置电压较低，所以其需要的偏置电压通常在TIA芯片4内部产生，TIA芯片4包括PIN型偏置电路以及TIA电路。但是，对于APD型光电二极管而言，需要较高的偏置电压，无法在TIA芯片内部实现。如图4所示，APD型光电二极管的偏置电压一般由TIA芯片4’外部的APD型偏置电路提供。一种常见的PIN型偏置电路是采用在TIA芯片内部，在光电二极管阴极引脚与VDD之间加一个电阻实现，此时通过测量光电二极管阴极的电压可以获得RSSI信息；另一种常见的PIN型光电二极管偏置电路如图5所示，图5中A点与PIN型光电二极管阴极引脚相连，在图5中通过电流镜将M0中电流也即流过PIN型光电二极管的电流复制出来也可以获得RSSI信息。这两种情况下RSSI信息的获取可以借助于TIA芯片内部的PIN型偏置电路，但由于APD型光电二极管采用外部电压偏置，所以对于外接APD型光电二极管的TIA芯片，芯片内部无法实现如PIN型光电二极管类似的RSSI信息获取方式，即无法在TIA芯片内部实现RSSI电路功能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中TIA芯片内部无法实现针对APD型光电二极管的RSSI电路功能的缺陷，提供一种能够对TIA电路中的电阻上流经的电流进行测试进而能够在TIA芯片内部实现针对APD型光电二极管的接收信号强度指示功能的电阻电流镜像电路、RSSI电路及芯片。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种电阻电流镜像电路，其特点在于，用于镜像待镜像电阻的电流，所述电阻电流镜像电路包括镜像电路第一输入端、镜像电路第二输入端、镜像电路输出端和差分结构的带源极负反馈的共源极电路；所述镜像电路第一输入端与所述镜像电路第二输入端分别由所述待镜像电阻的两端引出；所述共源极电路包括镜像电阻、共源极电路第一输入端、共源极电路第二输入端、共源极电路第一输出端、共源极电路第二输出端；所述共源极电路第一输入端与所述镜像电路第一输入端电连接，所述共源极电路第二输入端与所述镜像电路第二输入端电连接；所述共源极电路第一输出端和所述共源极电路第二输出端的电流差等于流经所述镜像电阻上的电流；所述电阻电流镜像电路还包括第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜、和第一负载电路，所述第一负载电路包括负载输入端和负载输出端；所述第一电流镜的输入端与所述共源极电路第一输出端电连接，所述第一电流镜的输出端与所述负载输入端电连接；所述第二电流镜的输入端与所述共源极电路第二输出端电连接，所述第二电流镜的输出端与所述第三电流镜的输入端电连接；所述第三电流镜的输出端与所述负载输入端电连接；所述第二电流镜的输入支路的电流与所述第二电流镜的输出支路的电流比为1：m，所述第三电流镜的输入支路的电流与所述第三电流镜的输出支路的电流比为1：k，所述第一电流镜的输入支路的电流与所述第一电流镜的输出支路的电流比为1：(m*k)；所述负载输出端与所述镜像电路输出端电连接，所述负载输出端的电流与所述负载输入端的电流的比为1：n；m、k、n均为正实数。本方案中，理想状态下镜像电阻的两端电压差等于待镜像电阻的两端电压差，通过共源极电路能够将待镜像电阻上的电流复制到镜像电阻上，具体为共源极电路第一输出端和共源极电路第二输出端的电流差等于流经镜像电阻上的电流。在此基础上，采用三个电流镜组合实现镜像电阻上的电流的正实数倍数的输出，并能够通过负载电路输出端测得。本方案用于图2中TIA电路中时能够复制出电阻Rf上的电流IRf，此时镜像电路输出端输出的电流可用于获取RSSI信息时使用。较佳地，所述共源极电路还包括第一MOS(金属-氧化物-半导体)管、第二MOS管、第一电流源和第二电流源；所述第一电流源与所述第二电流源提供的电流相等；所述第一MOS管的栅极与所述镜像电路第一输入端电连接，所述第二MOS管的栅极与所述镜像电路第二输入端电连接；所述第一MOS管的源极、所述第一电流源的一端及所述镜像电阻的一端电连接，所述第二MOS管的源极、所述第二电流源的一端及所述镜像电阻的另一端电连接；所述第一MOS管的漏极与所述共源极电路第一输出端电连接；所述第二MOS管的漏极与所述共源极电路第二输出端电连接。本方案中，第一电流源与第二电流源提供的电流相等，第一MOS管的栅极电压和第二MOS管的栅极电压的差值即为镜像电阻上的电压值，也就是待镜像电阻两端的电压差值，从而实现了第一MOS管漏极的电流与第二MOS管漏极的电流的差值即为镜像电阻上的电流，通过第一电流镜将第一MOS管漏极的电流以m*k倍镜像输出至负载输入端，同时通过第二电流镜将第二MOS管漏极的电流先以m倍镜像输出至第三电流镜后再由第三电流镜以k倍输出至负载输入端，此时负载输入端得到的即是m*k倍的镜像电阻上的电流。较佳地，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS(N型金属-氧化物-半导体)管或所述第一MOS管和所述第二MOS管均为PMOS(P型金属-氧化物-半导体)管。本方案中，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS管时，所述第一电流源的另一端以及所述第二电流源的另一端均接地；所述第一MOS管和所述第二MOS管均为PMOS管时，所述第一电流源的另一端以及所述第二电流源的另一端均接电源。较佳地，所述第一负载电路包括第三电流源和第四电流镜，所述第四电流镜的输入端与所述负载输入端及所述第三电流源的一端电连接，所述第四电流镜的输出端与所述负载输出端电连接，所述第四电流镜的输入支路的电流与所述第四电流镜的输出支路的电流比为1：n。本方案中，第一负载电路通过第三电流源和第四电流镜实现，第四电流镜的输出端输出的电流可用于获取RSSI信息时使用。较佳地，所述电阻电流镜像电路还包括源极跟随器，所述源极跟随器串接于所述待镜像电阻和所述共源极电路之间；所述源极跟随器包括跟随器第一输入端、跟随器第二输入端、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻电流镜像电路，其特征在于，用于镜像待镜像电阻的电流，所述电阻电流镜像电路包括镜像电路第一输入端、镜像电路第二输入端、镜像电路输出端和差分结构的带源极负反馈的共源极电路；所述镜像电路第一输入端与所述镜像电路第二输入端分别由所述待镜像电阻的两端引出；所述共源极电路包括镜像电阻、共源极电路第一输入端、共源极电路第二输入端、共源极电路第一输出端、共源极电路第二输出端；所述共源极电路第一输入端与所述镜像电路第一输入端电连接，所述共源极电路第二输入端与所述镜像电路第二输入端电连接；所述共源极电路第一输出端和所述共源极电路第二输出端的电流差等于流经所述镜像电阻上的电流；所述电阻电流镜像电路还包括第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜、和第一负载电路，所述第一负载电路包括负载输入端和负载输出端；所述第一电流镜的输入端与所述共源极电路第一输出端电连接，所述第一电流镜的输出端与所述负载输入端电连接；所述第二电流镜的输入端与所述共源极电路第二输出端电连接，所述第二电流镜的输出端与所述第三电流镜的输入端电连接；所述第三电流镜的输出端与所述负载输入端电连接；所述第二电流镜的输入支路的电流与所述第二电流镜的输出支路的电流比为1：m，所述第三电流镜的输入支路的电流与所述第三电流镜的输出支路的电流比为1：k，所述第一电流镜的输入支路的电流与所述第一电流镜的输出支路的电流比为1：(m*k)；所述负载输出端与所述镜像电路输出端电连接，所述负载输出端的电流与所述负载输入端的电流的比为1：n；m、k、n均为正实数。...

【技术特征摘要】
1.一种电阻电流镜像电路，其特征在于，用于镜像待镜像电阻的电流，所述电阻电流镜像电路包括镜像电路第一输入端、镜像电路第二输入端、镜像电路输出端和差分结构的带源极负反馈的共源极电路；所述镜像电路第一输入端与所述镜像电路第二输入端分别由所述待镜像电阻的两端引出；所述共源极电路包括镜像电阻、共源极电路第一输入端、共源极电路第二输入端、共源极电路第一输出端、共源极电路第二输出端；所述共源极电路第一输入端与所述镜像电路第一输入端电连接，所述共源极电路第二输入端与所述镜像电路第二输入端电连接；所述共源极电路第一输出端和所述共源极电路第二输出端的电流差等于流经所述镜像电阻上的电流；所述电阻电流镜像电路还包括第一电流镜、第二电流镜、第三电流镜、和第一负载电路，所述第一负载电路包括负载输入端和负载输出端；所述第一电流镜的输入端与所述共源极电路第一输出端电连接，所述第一电流镜的输出端与所述负载输入端电连接；所述第二电流镜的输入端与所述共源极电路第二输出端电连接，所述第二电流镜的输出端与所述第三电流镜的输入端电连接；所述第三电流镜的输出端与所述负载输入端电连接；所述第二电流镜的输入支路的电流与所述第二电流镜的输出支路的电流比为1：m，所述第三电流镜的输入支路的电流与所述第三电流镜的输出支路的电流比为1：k，所述第一电流镜的输入支路的电流与所述第一电流镜的输出支路的电流比为1：(m*k)；所述负载输出端与所述镜像电路输出端电连接，所述负载输出端的电流与所述负载输入端的电流的比为1：n；m、k、n均为正实数。2.如权利要求1所述的电阻电流镜像电路，其特征在于，所述共源极电路还包括第一MOS管、第二MOS管、第一电流源和第二电流源；所述第一电流源与所述第二电流源提供的电流相等；所述第一MOS管的栅极与所述镜像电路第一输入端电连接，所述第二MOS管的栅极与所述镜像电路第二输入端电连接；所述第一MOS管的源极、所述第一电流源的一端及所述镜像电阻的一端电连接，所述第二MOS管的源极、所述第二电流源的一端及所述镜像电阻的另一端电连接；所述第一MOS管的漏极与所述共源极电路第一输出端电连接；所述第二MOS管的漏极与所述共源极电路第二输出端电连接。3.如权利要求2所述的电阻电流镜像电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NMOS管或所述第一MOS管和所述第二MOS管均为PMOS管。4.如权利要求1所述的电阻电流镜像电路，其特征在于，所述第一负载电路包括第三电流源和第四电流镜，所述第四电流镜的输入端与所述负载输入端及所述第三电流源的一端电连接，所述第四电流镜的输出端与所述负载输出端电连接，所述第四电流镜的输入支路的电流与所述第四电流镜的输出支路的电流比为1：n。5.如权利要求2所述的电阻电流镜像电路，其特征在于，所述电阻电流镜像电路还包括源极跟随器，所述源极跟随器串接于所述待镜像电阻和所述共源极电路之间；所述源极跟随器包括跟随器第一输入端、跟随器第二输入端、跟随器第一输出端以及跟随器第二输出端；所述跟随器第一输入端与所述镜像电路第一输入端电连接，所述跟随器第二输入端与所述镜像电路第二输入端电连接；所述跟随器第一输出端与所述共源极电路第一输入端电连接，所述跟随器第二输出端与所述共源极电路第二输入端电连接；所述源极跟随器用于调节所述跟随器第一输入端与所述跟随器第二输入端的电压以适应所述共源极电路的电压。6.如权利要求5所述的电阻电流镜像电路，其特征在于，所述源极跟随器包括第一支路和第二支路；所述第一支路包括串接于电源和地之间的第四电流源和第三MOS管，所述第三MOS管的源极与所述第四电流源电连接，所述第三MOS管的栅极与所述跟随器第一输入端电连接；所述第二支路包括串接于电源和地之间的第五电流源和第四MOS管，所述第四MO...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小勇，李威，孟钒，李旋，
申请(专利权)人：上海韦玏微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31