一种控制信号产生电路、自动增益控制环路以及TIA制造技术

本申请实施例公开了一种控制信号产生电路，自动增益控制环路以及跨阻放大器TIA，其中，所述控制信号产生电路包括：电压

【技术实现步骤摘要】
一种控制信号产生电路、自动增益控制环路以及TIA


[0001]本申请涉及集成电路的控制领域，尤其涉及一种控制信号产生电路、应用于跨阻放大器(Trans
‑
Impedance Amplifier，TIA)的自动增益控制环路以及TIA。

技术介绍

[0002]随着5G技术的发展，现代高速光通信系统对高速率TIA的需求越来越大。TIA芯片通常通过键合(wirebonding)的方式连接在片上光探测器(Photoconductive Detector，PD)之后，放大PD的输出交流电流，并抑制PD的输出直流电流。TIA作为光接收机的最前端，决定了整个接受系统的性能。
[0003]TIA第一级TIA核心放大级将输入电流信号转化成电压信号，在提供尽可能大的增益的同时需要抑制链路中的噪声。第二级是可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)，VGA在链路中不仅需要提供一定的增益，还需要针对不同的PD输出电流，即TIA输入电流，调整整体链路的增益，将输出摆幅控制在某个特定值附近。VGA控制方法有手动增益控制和自动增益控制两种，手动增益控制一般通过寄存器将控制信号给到VGA的控制信号，实现增益控制。现有的自动增益控制是检测TIA的输出信号摆幅，采用多级运算放大器完成对TIA的输出信号与参考信号的比较，产生控制信号作用于VGA，实现增益控制，这种控制信号产生模块不仅占用较多面积，同时由于多个放大器的级联，在控制环路中容易产生不稳定性。参考电压的产生方式有两种，有片外输入和片内产生两种，片外输入的参考电压需要芯片预留额外的PIN口，不仅会消耗额外的面积，还增加了设计的复杂度。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种控制信号产生电路、自动增益控制环路以及TIA。
[0005]本申请实施例的技术方案是这样实现的：
[0006]第一方面，本申请实施例提供了一种控制信号产生电路，包括：电压
‑
电流转换电路，电流比较电路以及电压生成电路；其中，
[0007]所述电压
‑
电流转换电路，用于将输入的待控制电压信号转化为其对应的待控制电流信号，以及将输入的参考电压信号转化为其对应的参考电流信号；
[0008]所述电流比较电路，用于将产生的所述待控制电流信号和所述参考电流信号进行比较，产生差值电流信号；
[0009]所述电压生成电路，用于基于所述差值电流信号，生成电压控制信号。
[0010]第二方面，本申请实施例提供了一种控制信号产生器，包括本申请任一实施例所提供的控制信号产生电路。
[0011]第三方面，本申请实施例提供了一种应用于TIA的自动增益控制环路，包括本申请任一实施例所提供的控制信号产生器、包络检波器、第一运算放大器以及第二运算放大器；其中，
[0012]所述包络检波器，用于将所述TIA输出的差分电压作为所述包络检波器的输入，对应输出直流电压；以及，将所述TIA的理想输出差分电压作为所述包络检波器的输入，对应输出理想电压；
[0013]所述第一运算放大器，用于将所述理想电压和所述直流电压作为第一运算放大器的输入，对应输出待控制电压信号；
[0014]所述第二运算放大器，用于将两个所述理想电压作为所述第二运算放大器的输入，对应输出参考电压信号；
[0015]所述控制信号产生器，用于将所述待控制电压信号和所述参考电压信号作为所述控制信号产生器的输入，对应输出电压控制信号并将所述电压控制信号作用于所述TIA的VGA。
[0016]第四方面，本申请实施例提供了一种TIA，包括本申请任一实施例所提供的自动增益控制环路。
[0017]本申请实施例具有以下有益效果：本申请提供的一种控制信号产生电路，包括：电压
‑
电流转换电路，电流比较电路以及电压生成电路；其中，所述电压
‑
电流转换电路，用于将输入的待控制电压信号转化为其对应的待控制电流信号，以及将输入的参考电压信号转化为其对应的参考电流信号；所述电流比较电路，用于将产生的所述待控制电流信号和所述参考电流信号进行比较，产生差值电流信号；所述电压生成电路，用于基于所述差值电流信号，生成电压控制信号。通过晶体管自身的电压
‑
电流转换能力以及电流在支路中的减法效应，直接实现了待控制信号与参考信号之间比较功能，避免了多级放大器带来的不稳定性和设计困难，并节省了多级放大器占用的额外面积。
附图说明
[0018]图1是本申请实施例提供的一种控制信号产生电路示意图；
[0019]图2是本申请另一实施例提供的一种控制信号产生电路示意图；
[0020]图3是本申请实施例提供的一种应用于TIA的自动增益控制环路示意图；
[0021]图4是本申请实施例提供的一种TIA。
具体实施方式
[0022]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0023]需要说明的是，本申请实施例中，术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请实施例中，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0024]在本申请实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。
[0025]为了能够更加详尽地了解本申请的特点与
技术实现思路
，下面结合附图对本申请的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本申请。
[0026]图1为本申请实施例提供的一种控制信号产生电路的示意图，如图1所示，所述控制信号产生电路包括电压
‑
电流转换电路10，电流比较电路11以及电压生成电路12；其中，
[0027]所述电压
‑
电流转换电路10，用于将输入的待控制电压信号转化为其对应的待控制电流信号，以及将输入的参考电压信号转化为其对应的参考电流信号；
[0028]所述电流比较电路11，用于将产生的所述待控制电流信号和所述参考电流信号进行比较，产生差值电流信号；
[0029]所述电压生成电路12，用于基于所述差值电流信号，生成电压控制信号。
[0030]这里，通过将待控制电压信号与参考电压信号分别转换为其对应的待控制电流信号和参考电流信号，将待控制电流信号和参考电流信号进行比较，得到差值电流信号，基于差值电流信号生成电压控制信号。电流之间的比较相比于传统的运用多级放大器进行电压之间的比较，实现起来简单、稳定，避免了多级放大器带来的不稳定性和设计困本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种控制信号产生电路，其特征在于，该控制信号产生电路包括：电压
‑
电流转换电路，电流比较电路以及电压生成电路；其中，所述电压
‑
电流转换电路，用于将输入的待控制电压信号转化为其对应的待控制电流信号，以及将输入的参考电压信号转化为其对应的参考电流信号；所述电流比较电路，用于将产生的所述待控制电流信号和所述参考电流信号进行比较，产生差值电流信号；所述电压生成电路，用于基于所述差值电流信号，生成电压控制信号。2.根据权利要求1所述的控制信号产生电路，其特征在于，所述电压生成电路包括异质结双极晶体管HBT管和电阻。3.根据权利要求1所述的控制信号产生电路，其特征在于，所述电压
‑
电流转换电路包括第一P沟道金属氧化物半导体PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管以及第四PMOS管；其中，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管的栅极连接所述待控制电压信号，所述第一PMOS管的漏极输出第一待控制电流信号，所述第二PMOS管的漏极输出第二待控制电流信号，所述第一待控制电流信号和所述第二待控制电流信号相同；所述第三PMOS管和所述第四PMOS管的栅极连接所述参考电压，所述第三PMOS管的漏极输出第一参考电流信号，所述第四PMOS管的漏极输出第二参考电流信号，所述第一参考电流信号和所述第二参考电流信号相同。4.根据权利要求3所述的控制信号产生电路，其特征在于，所述电流比较电路，具体用于：将所述第一待控制电流信号和所述第一参考电流信号进行比较，得到第一差值电流信号；以及，将所述第二待控制电流信号和所述第二参考电流信号进行比较，得到第二差值电流信号。5.根据权利要求4所述的控制信号产生电路，其特征在于，所述电流比较电路，具体用于：将所述第一待控制电流信号减去所述第一参考电流信号，得到第一差值电流信号；以及，将所述第二参考电流信号减去所述第二待控制电流信号，得到第二差值电流信号。6.根据权利要求5所述的控制信号产生电路，其特征在于，所述电流比较电路包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：党子越，王磊，肖希，
申请(专利权)人：武汉光谷信息光电子创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：