CN108983860B - 基于电压校准的电流自检调节电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电压校准的电流自检调节电路,包括带隙基准单元、自校准单元、检测调节单元、电流镜单元以及电流镜控制单元,带隙基准单元用于产生电压信号,自校准单元用于响应检测调节单元的数字信号将带隙基准单元的电压信号校准产生校准电压信号,基准组电流镜单元根据校准电压信号产生基准电流信号,检测调节单元采样并根据基准电流信号和调解组电流镜单元的镜电流信号产生数字控制信号,电流镜控制单元响应数字控制信号输出调节后满足激光器需求的偏置电流信号。本发明简化整个检测调节电流流程,不需要在检测电流前对ADC进行校准;对电流源产生的基准电流进行优化,使其不会随内部电阻的工艺的温度变化。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域,特别涉及一种基于电压校准的电流自检调节电路。
背景技术
光纤通信领域中的电流驱动模块,例如VCSEL激光器,要求其偏置电流源稳定(不随温度和工艺变化),并且可检测调节。通常情况下,偏置电流源是稳定可调的2.5-15mA的电流,目前市场上的解决方案是通过内部的带隙基准源的电压加到内部电阻两端产生一组基准电流,再通过电流源镜像控制模块输出至VCSEL模块。但此基准电流需要检测调节。通常检测方法是将激光器的偏置电流拉出到一个外部电阻(不随温度变化),产生相对应电压信号并通过ADC(模数转换模块)读出数字信号。通过对比ADC的基准电压产生的数字信号从而计算得到电流。之后通过I2C模块将数字信号写入内部的电流镜像控制模块,从而产生所需的准确的偏置电流。但是这种解决方案存在以下问题:内部电阻随温度和工艺有较大变化,从而基准电流会随温度和工艺有较大变化;在检测电流信号前需要校准ADC的输出;对于不同颗芯片,其带隙基准源电压和内部电阻不同从而导致基准电流可能不同,需要做多次检测调节;实际芯片内部的产生偏置电流和外部读出电流会有偏差从而导致无法精确的校准调节。
发明内容
本发明提供一种基于电压校准的电流自检调节电路,解决现有上述的问题。
为解决上述问题,本发明实施例提供一种基于电压校准的电流自检调节电路,包括带隙基准单元、自校准单元、检测调节单元、电流镜单元以及电流镜控制单元,所述电流镜单元的数量至少为两组,其中一组为基准组电流镜单元,其余组为调解组电流镜单元,所述检测调节单元耦接所述带隙基准单元、所述基准组电流镜单元、所述调解组电流镜单元以及所述电流镜控制单元,所述带隙基准单元耦接所述自校准单元,所述基准组电流镜单元耦接所述自校准单元,所述调解组电流镜单元耦接所述电流镜控制单元,所述电流镜控制单元耦接激光器,所述检测调节单元耦接所述基准组电流镜单元、所述调解组电流镜单元、所述电流镜控制单元以及所述自校准单元;
所述带隙基准单元用于产生电压信号,所述自校准单元用于响应检测调节单元的数字信号将所述带隙基准单元的电压信号校准产生校准电压信号,所述基准组电流镜单元根据校准电压信号产生基准电流信号,所述检测调节单元采样并根据基准电流信号和所述调解组电流镜单元的镜电流信号产生数字控制信号,所述电流镜控制单元响应数字控制信号输出调节后满足激光器需求的偏置电流信号。
作为一种实施方式,所述检测调节单元包括检测电阻模块、模数转换模块、数据通信模块以及微控制器,所述检测电阻模块耦接所述基准组电流镜单元和所述调解组电流镜单元,所述模数转换模块设于所述检测电阻模块和所述数据通信模块之间,所述数据通信模块耦接所述微控制器、所述电流镜控制单元和所述带隙基准单元;
当所述检测电阻模块导通连接所述基准组电流镜单元,根据所述基准电流信号生成第一采样信号输入所述数据转换模块,当所述检测电阻模块导通连接所述调解组电流镜单元,根据所述镜电流信号生成第二采样信号输入所述数据转换模块,所述数据通信模块根据第一采样信号和第二采样信号完成镜电流信号大小的检测,同时与所述微控制器通信生成数字控制信号,并将数字控制信号传输至所述电流镜控制单元,所述电流镜控制单元响应数字控制信号调节输入激光器的偏置电流信号。
作为一种实施方式,所述调解组电流镜单元包括9组电流镜子单元,其中一组所述电流镜子单元耦接检测调节单元,其它的8组所述电流镜子单元均耦接电流镜控制单元。
本发明相比于现有技术的有益效果在于:简化整个检测调节电流流程,不需要在检测电流前对ADC进行校准;对电流源产生的基准电流进行优化,使其不会随内部电阻的工艺的温度变化,而且保证内部产生的电流和外部读取电流一致。
附图说明
图1为本发明的基于电压校准的电流自检调节电路的电路框图;
图2为本发明的基于电压校准的电流自检调节电路的检测过程的状态图;
图3为本发明的基于电压校准的电流自检调节电路的检测过程的另一状态图。
附图标注:1、带隙基准单元;2、自校准单元;31、基准组电流镜单元;32、调解组电流镜单元;4、电流镜控制单元;5、检测调节单元;51、检测电阻模块;52、模数转换模块;53、数据通信模块;54、微控制器。
具体实施方式
以下结合附图,对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例,而不是全部实施例。
如图1所示,一种基于电压校准的电流自检调节电路,包括带隙基准单元1、自校准单元2、检测调节单元5、电流镜单元以及电流镜控制单元4,电流镜单元的数量至少为两组,其中一组为基准组电流镜单元31,其余组为调解组电流镜单元32,检测调节单元5耦接带隙基准单元1、基准组电流镜单元31、调解组电流镜单元32以及电流镜控制单元4,带隙基准单元1耦接自校准单元2,基准组电流镜单元31耦接自校准单元2,调解组电流镜单元32耦接电流镜控制单元4,电流镜控制单元4耦接激光器,检测调节单元5耦接基准组电流镜单元31、调解组电流镜单元32、电流镜控制单元4以及自校准单元2。
带隙基准单元1用于产生电压信号,自校准单元2用于响应检测调节单元5的数字信号将带隙基准单元1的电压信号校准产生校准电压信号,基准组电流镜单元31根据校准电压信号产生基准电流信号,检测调节单元5采样并根据基准电流信号和调解组电流镜单元32的镜电流信号产生数字控制信号,电流镜控制单元4响应数字控制信号输出调节后满足激光器需求的偏置电流信号。
使用自校准单元2产生一组校准电压Vref,通过这组电压Vref和外部电阻(即带隙基准单元1)产生恒定的基准电流信号。通过此基准电流信号镜像得到另一组电流,通过其输出至电流源镜像控制模块来产生激光器(VCSEL)所需要的2.5-15mA的偏置电流源。通过镜像电流的检测调节单元5可以直接控制电流镜单元的输出。
在本实施例中,调解组电流镜单元32包括9组电流镜子单元,其中一组电流镜子单元耦接检测调节单元5,其它的8组电流镜子单元均耦接电流镜控制单元4,图中为电流镜子单元T3耦接检测调节单元5。
检测调节单元5包括检测电阻模块51、模数转换模块52、数据通信模块53以及微控制器54,检测电阻模块51耦接基准组电流镜单元31和调解组电流镜单元32,模数转换模块52设于检测电阻模块51和数据通信模块53之间,数据通信模块53耦接微控制器54、电流镜控制单元4和带隙基准单元1。当检测电阻模块51导通连接基准组电流镜单元31,根据基准电流信号生成第一采样信号输入数据转换模块;当检测电阻模块51导通连接调解组电流镜单元32,根据镜电流信号生成第二采样信号输入数据转换模块;数据通信模块53根据第一采样信号和第二采样信号完成镜电流信号大小的检测,同时与微控制器54通信生成数字控制信号,并将数字控制信号传输至电流镜控制单元4,电流镜控制单元4响应数字控制信号调节输入激光器的偏置电流信号,在本实施例中,检测电阻模块51采用电阻R2。
具体的,基准组电流镜单元31包括电流镜子单元T1和电流镜子单元T2,电流镜子单元T1和电流镜子单元T2会产生一组电流I1;调解组电流镜单元32包括T3-T11的9组电流镜子单元,其产生另一组电流I2。电流镜子单元T1和电流镜子单元T2的电流是相同的,因为电流镜本身是能够将电流完全镜像复制的。因此,如图2所示,当控制开关连接电流镜子单元T2时,其输出的基准电流信号I1加到检测调节单元5的检测检测电阻模块51R2上,会产生一个采样电压vdet,记为vdet1;此采样电压会输出到模数转换模块52,得到一组数字信号输出,记为code1。如图3所示,当控制开关连接电流镜子单元T3时,其输出的镜电流信号I2(因为电流镜子单元T3和电流镜子单元T4-T11是同一种环境下的一组电流镜,因此,认为从T3流出的电流I2和VCSEL所拿到的电流镜控制单元4的源电流是镜像的)加到检测调节单元5的检测检测电阻模块51R2上,会产生一个新的采样电压vdet2,此采样电压会输出到模数转换模块52会得到一组新的数字信号输出,记为code2。由于code1和code2是不同电流加在同一个电阻(即检测电阻模块51R2)产生的经由同一个模数转换模块52产生的数字信号输出,经过简单计算code1和code2的差异可以得出镜电流信号I2。完成上述步骤后,即完成电流的检测功能。之后通过微控制器54和数据通信模块53进行通信,通过输入数字控制信号给电流镜控制单元4来控制输入到激光器VCSEL的偏置电流,即完成了调节步骤。
本发明简化整个检测调节电流流程,不需要在检测电流前对ADC进行校准;对电流源产生的基准电流进行优化,使其不会随内部电阻的工艺的温度变化,而且保证内部产生的电流和外部读取电流一致。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明,应当理解,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限定本发明的保护范围。特别指出,对于本领域技术人员来说,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于电压校准的电流自检调节电路,其特征在于,包括带隙基准单元、自校准单元、检测调节单元、电流镜单元以及电流镜控制单元,所述电流镜单元的数量至少为两组,其中一组为基准组电流镜单元,其余组为调解组电流镜单元,所述检测调节单元耦接所述带隙基准单元、所述基准组电流镜单元、所述调解组电流镜单元以及所述电流镜控制单元,所述带隙基准单元耦接所述自校准单元,所述基准组电流镜单元耦接所述自校准单元,所述调解组电流镜单元耦接所述电流镜控制单元,所述电流镜控制单元耦接激光器,所述检测调节单元耦接所述基准组电流镜单元、所述调解组电流镜单元、所述电流镜控制单元以及所述自校准单元;
所述带隙基准单元用于产生电压信号,所述自校准单元用于响应检测调节单元的数字信号将所述带隙基准单元的电压信号校准产生校准电压信号,所述基准组电流镜单元根据校准电压信号产生基准电流信号,所述检测调节单元采样并根据基准电流信号和所述调解组电流镜单元的镜电流信号产生数字控制信号,所述电流镜控制单元响应数字控制信号输出调节后满足激光器需求的偏置电流信号。
2.根据权利要求1所述的基于电压校准的电流自检调节电路,其特征在于,所述检测调节单元包括检测电阻模块、模数转换模块、数据通信模块以及微控制器,所述检测电阻模块耦接所述基准组电流镜单元和所述调解组电流镜单元,所述模数转换模块设于所述检测电阻模块和所述数据通信模块之间,所述数据通信模块耦接所述微控制器、所述电流镜控制单元和所述带隙基准单元;
当所述检测电阻模块导通连接所述基准组电流镜单元,根据所述基准电流信号生成第一采样信号输入所述模数转换模块,当所述检测电阻模块导通连接所述调解组电流镜单元,根据所述镜电流信号生成第二采样信号输入所述模数转换模块,所述数据通信模块根据第一采样信号和第二采样信号完成镜电流信号大小的检测,同时与所述微控制器通信生成数字控制信号,并将数字控制信号传输至所述电流镜控制单元,所述电流镜控制单元响应数字控制信号调节输入激光器的偏置电流信号。
3.根据权利要求1所述的基于电压校准的电流自检调节电路,其特征在于,所述调解组电流镜单元包括9组电流镜子单元,其中一组所述电流镜子单元耦接检测调节单元,其它的8组所述电流镜子单元均耦接电流镜控制单元。
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