[实用新型]快速响应的自动增益控制电路

说明书

技术领域

本实用新型属于集成电路下跨阻放大器TIA中的自动增益控制技术领域。

背景技术

在光纤通信集成电路的接收端，需要将光信号通过光电二极管D0转换为电流信号，再通过跨阻放大器TIA将电流信号转换为电压信号。在跨阻放大器TIA增益不变的情况下，当输入较大电流，其工作范围不能适应Vout变化，电路的非线性问题变得非常严重。为此对跨阻放大器TIA引入自动增益控制电路AGC，当跨阻放大器TIA在输入电流变化情况下，能自主改变电路的跨阻增益，使输出电压幅度在合理的范围内。

图1给出了常用的自动增益控制电路的结构。图1中，单端放大器AF和反馈电阻RF组成了跨阻放大器TIA，并且得到一个R_F(电阻RF的阻值)的中频带跨阻增益，电阻R1和电容C0组成低通滤波器对跨阻放大器TIA的输出电压Vout进行幅度采样，A0为误差放大器其输出控制NMOS晶体管MN1的栅压。

由于跨阻放大器TIA中的单端放大器AF增益为正，当跨阻放大器TIA的输入电流PINA增大，最终Vout电压升高.

Vout通过电阻R1和电容C0组成的低通滤波器，滤除高频量保留低频量输送到误差放大器A0的正极，当跨阻放大器TIA的输出电压Vout超过门限电压Vref，误差放大器A0将对差值放大并输出控制NMOS晶体管MN1栅压。NMOS晶体管MN1工作在线性区，其内阻R_MN1,ON公式为：

式中：u_n表示n沟道MOSFET迁移率，C_ox是单位面积的栅氧化层电容，V_MN1,GS表示MN1的栅源电压，V_MN1,TH表示NM1的阈值电压，W，L表示MN1的宽与长。

随着输入电流的增大，误差放大器A0的输出电压即NMOS晶体管MN1的栅压升高，由式(1)得出NMOS晶体管MN1的内阻R_ON减小，构成跨阻放大器TIA的反馈电阻阻值R_F||R_MN1，ON(跨阻增益)也随着减小，达到了增益控制的目的。

实际应用中，由电阻R1和电容C0组成低通滤波器对跨阻放大器TIA的输出电压Vout进行幅度采样，那么时间常数R₁×C₀的数值将是几百微秒(R₁为电阻R1的阻值，C₀为电容C0的电容值)，这种结构组成的AGC响应速度慢，无法满足突发模式TIA的性能要求。

发明内容

本实用新型目的是为了解决常用的自动增益控制电路响应时间过久最终影响TIA整体性能的问题，提供了一种快速响应的自动增益控制电路。

本实用新型所述快速响应的自动增益控制电路包括单端放大器A、NMOS晶体管MN1、NMOS晶体管MN2、电流源I0、电阻R0和电容C0；

NMOS晶体管MN1的栅极连接电流源I0负端、NMOS晶体管MN2的栅极及漏极；

电流源I0正端连接工作电源VDD；

NMOS晶体管MN1的漏极连接跨阻放大器TIA的输入端；

NMOS晶体管MN1的源极连接跨阻放大器TIA的输出端；

NMOS晶体管MN2的源极同时连接单端放大器A的输入端、电阻R0的一端和电容C0的一端；

电阻R0的另一端连接单端放大器A的输出端；

电容C0的另一端连接GND。

优选地，跨阻放大器TIA包括单端放大器-A和电阻RF，电阻RF并联在单端放大器-A的输入端和输出端之间，单端放大器-A的增益与单端放大器A的增益大小相等、符号相反。

本实用新型的优点：本实用新型提出一种快速响应的自动增益控制电路，去除常用的自动增益控制电路中的RC网络并改变控制跨阻增益的方式，缩短自动增益控制电路的响应时间，进而提高了跨阻放大器TIA的整体性能，使得跨阻放大器TIA能够应用于突发模式的数据传输。

附图说明

图1是常用的自动增益控制电路的电路原理图；

图2是本实用新型所述快速响应的自动增益控制电路的原理图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图2说明本实施方式所述快速响应的自动增益控制电路的工作原理。