CN108023549B

CN108023549B - 采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片

Info

Publication number: CN108023549B
Application number: CN201711156140.8A
Authority: CN
Inventors: 毛陆虹; 韩东群
Original assignee: Tianjin University
Current assignee: Tianjin University
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2037-11-20
Also published as: CN108023549A

Abstract

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。

Description

采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明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、第二十一NMOS管的源极、第二十四NMOS管的源极和第二十五NMOS管的源极均接地。

所述的直流偏移消除电路包括有第二十六NMOS管、第二十七NMOS管和第二十八NMOS管，其中，第二十六NMOS管和第二十七NMOS管的漏极构成反馈输出端连接所述后均衡电路的输入端，第二十六NMOS管和第二十七NMOS管的栅极分别通过一个电阻连接所述限幅放大器的输出端，第二十六NMOS管和第二十七NMOS管的栅极还分别通过一个电容接地，第二十六NMOS管和第二十七NMOS管的源极连接第二十八NMOS管的漏极，第二十八NMOS管的源极接地，栅极连接偏置电压。

本发明的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，通过新的系统拓扑结构，基于分集接收技术，提出了新的加法合成电路，集成了有源电感、负电容补偿和后均衡技术提升带宽，同时引入了直流偏移消除技术保持电路稳定。整体采用标准的CMOS工艺实现单片集成设计，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。本发明具有如下优点：

1.基于新兴的可见光通信技术，实现了可见光环境下的数据接收功能，与传统的射频通信技术相比，具有适用性广，抗干扰保密性强，无电磁辐射对人体无害等优点，在危险品存放和特殊场所物品检测方面有诸多优势。

2.可见光接收机集成化，芯片化。使用较为成熟的CMOS工艺进行制造，代替现有的各部分分立器件系统结构，实现了高度集成化，减小体积，降低了成本。为研发微型可见光探测设备及大面积推广提供了可能。

3.本电路采用分集接收的设计方式，提高数据传输速率和信号接收稳定度，可以同时接收多个空间流，信道容量可以随着探测器数量的增大而增大，也能减轻信号衰减，提高误码率。

4.在电路结构中集成了后均衡电路结构，使接收机的整体带宽得到了提升，提高了接收机的信息数据传输能力。为整体的可见光通信集成化系统进行大数据传输提供了基础。

5.在电路结构中集成了直流电平消除反馈网络，通过将后级的输出直流信号反馈回前级输入，消除了电路中的漂移电平，稳定了电路直流工作点，保证了芯片的稳定工作和功能正常。

综上所述，本发明提出的基于可见光通信的接收机专用集成电路结构和实施方法具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片的构成框图；

图2是本发明中跨阻放大器电路的电路原理图；

图3是本发明中加法合成器电路的电路原理图；

图4是本发明中单端转双端电路的电路原理图；

图5是本发明中后均衡电路的电路原理图；

图6是本发明中直流偏移消除电路的电路原理图。

图中

1：第一跨阻放大器 2：第二跨阻放大器

3：加法合成器 4：单端转双端电路

5：后均衡电路 51：第一后均衡电路

52：第二后均衡电路 6：限幅放大器

7：双端转单端电路 8：反相器

9：直流偏移消除电路

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片做出详细说明。

如图1所示，本发明的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，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。

限幅放大器6是采用cherry-hopper限幅放大器，其作用是将跨阻放大器输出幅度很小的电压信号放大至数字电压水平。

本发明的采用分集接收技术的可见光通信接收机专用芯片，采用分集接收技术，设有两路信道，使用第一光电探测器D1和第一跨阻放大器1、第二光电探测器D2和第二跨阻放大器2分别接收和处理信号，所接收到的光信号以微弱的电流形式从PIN光电二极管流出，进入跨阻放大器中，后者把电流信号转化为电压信号。通过加法合成器3后，双信道信号合成为一路信号，再经过单端转双端电路4转换为差分信号。随后采用后均衡电路5进行高频补偿，并利用cherry-hopper限幅放大器6进行信号放大，将得到的较大摆幅电压信号通过双端转单端电路7转换成单端信号，以方便后面数字模块处理。由于光电探测器自身结电容往往相对较大，加上电路各级产生的寄生影响，此时所得到的信号已经产生变形，不利于后端数字模块进行调制处理，因此在后均衡后加入反相器8，作为简单比较器，判决高低电平，对波形进行处理，达到调整波形的目的，使输出恢复为数字电压水平的原有信号，完成可见光信号的传输目的。输出端也可接入示波器来观测所接收到的信号。为了维持电路稳定，尤其是保证各级电路静态工作点不会因为环境和制造而变动，导致电路不能正常工作，本发明还引入了直流偏移消除电路9。

如图2所示，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。

第一跨阻放大器1和第二跨阻放大器2是基于RGC结构并进行了改进，传统RGC电路中利用第二NMOS管Mn2、第二PMOS管Mp2和第五NMOS管Mn5组成的共源放大器为共栅极第一NMOS管Mn1提供反馈，从而提高共栅极跨导，减少其输入阻抗。为了提高功率效率，借鉴了威尔逊灵敏放大器的设计，以第一NMOS管Mn1的输出来作为第三NMOS管Mn3的偏置信号，这样第一NMOS管Mn1、第一PMOS管Mp1和第四NMOS管Mn4组成的共栅极来驱动第三NMOS管Mn3，第三NMOS管Mn3成为了共源放大器输入管，既省去了偏置，又增加了放大器整体跨导。改进后的新结构在阻抗和噪声与原来相似的情况下，功耗大大减少。

如图3所示，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。

第六NMOS管Mn6和第七NMOS管Mn7构成共源共栅输入级，上面第八NMOS管Mn8作为源跟随器输入管，因此可以接收两路输入信号并将他们合成为一路信号。因为共源级输出提供反向信号，且源跟随器的增益较共源级差距较大，因此需在输入端In3前加入一级共源级以保证两信道在合成时同向且增益相似，这样主要是考虑到合成信号必然是两同数量级的同向信号相加。

如图4所示，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的漏极共同构成单端转双端电路4的另一个输出端Out4，第三PMOS管Mp3的漏极和第十三NMOS管Mn13的源极与第九NMOS管Mn9的漏极相连，第四PMOS管Mp4的漏极和第十四NMOS管Mn14的源极与第十NMOS管Mn10的漏极相连，第十NMOS管Mn10的栅极、第十一NMOS管Mn11的栅极以及第十七NMOS管Mn17的源极共同构成单端转双端电路的输入端In4连接加法合成器的输出端Out2，第十七NMOS管Mn17的栅极和漏极、第九NMOS管Mn9的栅极以及第十二NMOS管Mn12的栅极共同通过第一电容C1接地，第十一NMOS管Mn11的源极和第十二NMOS管Mn12的源极与第十六NMOS管Mn16的漏极相连，第九NMOS管Mn9的源极和第十NMOS管Mn10的源极连接第十五NMOS管Mn15的漏极，第十五NMOS管Mn15栅极和第十六NMOS管Mn16的栅极共同连接偏置电压Bias，第十五NMOS管Mn15源极和第十六NMOS管Mn16的源极接地。

由于双端信号更易于处理且能提供较大增益和输出摆幅。图中第十七NMOS管Mn17和第一电容C1组成低通滤波器提取输入信号的直流电平作为偏置加到第九NMOS管Mn9和第十二NMOS管Mn12的栅极，原始输入信号则加在第十NMOS管Mn10和第十一NMOS管Mn11的栅极，由此形成伪差分输入结构。该结构提供了双倍的gm，且工作在线性区的第十三NMOS管Mn13和第十四NMOS管Mn14作为电阻与第三PMOS管Mp3和第四PMOS管Mp14组成有源电感，有助于提高带宽。

如图5所示，所述的后均衡电路5包括有相串联的第一后均衡电路51和第二后均衡电路52，所述第一后均衡电路51和第二后均衡电路52结构相同，均包括有：第七PMOS管Mp7和第八PMOS管Mp8，以及第十八NMOS管Mn18～第二十五NMOS管Mn25，其中，第七PMOS管Mp7和第八PMOS管Mp8的源极连接电源，第七PMOS管Mp7的栅极和漏极、第十八NMOS管Mn18的漏极、第二十二NMOS管Mn22的漏极以及第二十三NMOS管Mn23的栅极共同构成第一后均衡电路51或第二后均衡电路52的一个输出端Out6，第八PMOS管Mp8的栅极和漏极、第十九NMOS管Mn19的漏极、第二十二NMOS管Mn22的栅极以及第二十三NMOS管Mn23的漏极共同构成第一后均衡电路51或第二后均衡电路52的另一个输出端Out5，第十八NMOS管Mn18的栅极构成第一后均衡电路51或第二后均衡电路52的一个输入端In5，第十九NMOS管Mn19的栅极构成第一后均衡电路51或第二后均衡电路52的另一个输入端In6，第十八NMOS管Mn18的源极和第二十NMOS管Mn20的漏极均分别连接第二电容C2和电阻R1的一端，第十九NMOS管Mn19的源极和第二十一NMOS管Mn21的漏极均分别连接第二电容C2和电阻R1的另一端，第二十二NMOS管Mn22的源极和第二十四NMOS管Mn24的漏极连接第三电容C3的一端，第二十三NMOS管Mn23的源极和第二十五NMOS管Mn25的漏极连接第三电容C3的另一端，第二十NMOS管Mn20的栅极、第二十一NMOS管Mn21的栅极、第二十四NMOS管Mn24的栅极和第二十五NMOS管Mn25的栅极均连接偏置电压Bias，第二十NMOS管Mn20的源极、第二十一NMOS管Mn21的源极、第二十四NMOS管Mn24的源极和第二十五NMOS管Mn25的源极均接地。

由于探测器的窄带特性，需要使用均衡器来对高频信号进行补偿。这里使用并联RC支路的电容退化技术和负电容补偿技术，在尽量减小面积的基础上拓展了带宽。图中第十八NMOS管Mn18和第十九NMOS管Mn19为输入对管，第二十NMOS管Mn20和第二十一NMOS管Mn21则为对称的尾电流源，以二极管方式连接的第七PMOS管Mp7和第八PMOS管Mp8则作为负载，第二电容C2和第一电阻R1组成了RC谐振回路，形成了电容退化的效果。右边负电容产生电路接在输出端，其原理为由第二十二NMOS管Mn22和第二十三NMOS管Mn23通过将两个极性相反的输出电流分别传送到差分输出电压中来提供正反馈。因此，等效输出阻抗是一个负值，跨接在第二十二NMOS管Mn22和第二十三NMOS管Mn23漏端的第三电容C3在输出端看也就成了负电容。

不考虑负电容产生，只考虑电容退化作用图中均衡器的传输函数为：

其中ω_z1＝1/(R₁C₂)，ω_p1＝[1+(g_m18R₁/2)]/(R₁C₂)，ω_p2＝1/(R_DC_L)。需要设计ω_p1接近ω_z1，以此来实现带宽的提升。加入的负电容生成电路的等效阻抗为：

其中R_NC＝(C_gs/C₃+2)/g_m22。加入负电容等效阻抗之后的电路输出阻抗为：

其中Z_L＝R_D/(1+sR_LC_L)表示没有负电容电路时电路的输出阻抗，ω_z2＝1/(R_NCC₃)，

可见负电容电路引入了一个零点，与原本极点ω_p1相抵消，从而提高了均衡电路高频增益。

如图6所示，所述的直流偏移消除电路9包括有第二十六NMOS管Mn26、第二十七NMOS管Mn27和第二十八NMOS管Mn28，其中，第二十六NMOS管Mn26和第二十七NMOS管Mn27的漏极构成反馈输出端连接所述后均衡电路5的输入端，第二十六NMOS管Mn26和第二十七NMOS管Mn27的栅极分别通过一个电阻R2、R3连接所述限幅放大器6的输出端，第二十六NMOS管Mn26和第二十七NMOS管Mn27的栅极还分别通过一个电容C4、C5接地，第二十六NMOS管Mn26和第二十七NMOS管Mn27的源极连接第二十八NMOS管Mn28的漏极，第二十八NMOS管Mn28的源极接地，栅极连接偏置电压Bias。

Claims

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；

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。

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。

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）的漏极共同构成单端转双端电路（4）的另一个输出端（Out4），第三PMOS管（Mp3）的漏极和第十三NMOS管（Mn13）的源极与第九NMOS管（Mn9）的漏极相连，第四PMOS管（Mp4）的漏极和第十四NMOS管（Mn14）的源极与第十NMOS管（Mn10）的漏极相连，第十NMOS管（Mn10）的栅极、第十一NMOS管（Mn11）的栅极以及第十七NMOS管（Mn17）的源极共同构成单端转双端电路的输入端（In4）连接加法合成器的输出端（Out2），第十七NMOS管（Mn17）的栅极和漏极、第九NMOS管（Mn9）的栅极以及第十二NMOS管（Mn12）的栅极共同通过第一电容（C1）接地，第十一NMOS管（Mn11）的源极和第十二NMOS管（Mn12）的源极与第十六NMOS管（Mn16）的漏极相连，第九NMOS管（Mn9）的源极和第十NMOS管（Mn10）的源极连接第十五NMOS管（Mn15）的漏极，第十五NMOS管（Mn15）栅极和第十六NMOS管（Mn16）的栅极共同连接偏置电压（Bias），第十五NMOS管（Mn15）源极和第十六NMOS管（Mn16）的源极接地。

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，所述的后均衡电路（5）包括有相串联的第一后均衡电路（51）和第二后均衡电路（52），所述第一后均衡电路（51）和第二后均衡电路（52）结构相同，均包括有：第七PMOS管（Mp7）和第八PMOS管（Mp8），以及第十八NMOS管（Mn18）～第二十五NMOS管（Mn25），其中，第七PMOS管（Mp7）和第八PMOS管（Mp8）的源极连接电源，第七PMOS管（Mp7）的栅极和漏极、第十八NMOS管（Mn18）的漏极、第二十二NMOS管（Mn22）的漏极以及第二十三NMOS管（Mn23）的栅极共同构成第一后均衡电路（51）或第二后均衡电路（52）的一个输出端（Out6），第八PMOS管（Mp8）的栅极和漏极、第十九NMOS管（Mn19）的漏极、第二十二NMOS管（Mn22）的栅极以及第二十三NMOS管（Mn23）的漏极共同构成第一后均衡电路（51）或第二后均衡电路（52）的另一个输出端（Out5），第十八NMOS管（Mn18）的栅极构成第一后均衡电路（51）或第二后均衡电路（52）的一个输入端（In5），第十九NMOS管（Mn19）的栅极构成第一后均衡电路（51）或第二后均衡电路（52）的另一个输入端（In6），第十八NMOS管（Mn18）的源极和第二十NMOS管（Mn20）的漏极均分别连接第二电容（C2）和电阻（R1）的一端，第十九NMOS管（Mn19）的源极和第二十一NMOS管（Mn21）的漏极均分别连接第二电容（C2）和电阻（R1）的另一端，第二十二NMOS管（Mn22）的源极和第二十四NMOS管（Mn24）的漏极连接第三电容（C3）的一端，第二十三NMOS管（Mn23）的源极和第二十五NMOS管（Mn25）的漏极连接第三电容（C3）的另一端，第二十NMOS管（Mn20）的栅极、第二十一NMOS管（Mn21）的栅极、第二十四NMOS管（Mn24）的栅极和第二十五NMOS管（Mn25）的栅极均连接偏置电压（Bias），第二十NMOS管（Mn20）的源极、第二十一NMOS管（Mn21）的源极、第二十四NMOS管（Mn24）的源极和第二十五NMOS管（Mn25）的源极均接地。

5.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，所述的直流偏移消除电路（9）包括有第二十六NMOS管（Mn26）、第二十七NMOS管（Mn27）和第二十八NMOS管（Mn28），其中，第二十六NMOS管（Mn26）和第二十七NMOS管（Mn27）的漏极构成反馈输出端连接所述后均衡电路（5）的输入端，第二十六NMOS管（Mn26）和第二十七NMOS管（Mn27）的栅极分别通过一个电阻（R2、R3）连接所述限幅放大器（6）的输出端，第二十六NMOS管（Mn26）和第二十七NMOS管（Mn27）的栅极还分别通过一个电容（C4、C5）接地，第二十六NMOS管（Mn26）和第二十七NMOS管（Mn27）的源极连接第二十八NMOS管（Mn28）的漏极，第二十八NMOS管（Mn28）的源极接地，栅极连接偏置电压（Bias）。