CN111327282A - 一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法 - Google Patents

一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111327282A
CN111327282A CN201811544772.6A CN201811544772A CN111327282A CN 111327282 A CN111327282 A CN 111327282A CN 201811544772 A CN201811544772 A CN 201811544772A CN 111327282 A CN111327282 A CN 111327282A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
circuit
voltage
transimpedance amplifier
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811544772.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111327282B (zh
Inventor
张书磊
张行行
闵敬国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanechips Technology Co Ltd
Original Assignee
Sanechips Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanechips Technology Co Ltd filed Critical Sanechips Technology Co Ltd
Priority to CN201811544772.6A priority Critical patent/CN111327282B/zh
Publication of CN111327282A publication Critical patent/CN111327282A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111327282B publication Critical patent/CN111327282B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
    • H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
    • H03G3/20—Automatic control
    • H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
    • H03G3/3084—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in receivers or transmitters for electromagnetic waves other than radiowaves, e.g. lightwaves
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/42—Modifications of amplifiers to extend the bandwidth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本申请公开了一种控制电路，包括：增益控制电路，用于确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；分流电阻电路，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；旁路直流补偿电路，用于响应所述控制信号，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；输入直流消除电路，用于利用所述光电二极管输出的电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。

Description

一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法。
背景技术
目前，光纤通信集成电路中，光发射器可以以光的形式通过光纤链路向光接收器发送数据。由于光发射器与光接收器之间的距离不同，因而光接收器接收的光信号的强度不同，这样，会导致光接收器中跨阻放大器(TIA，Trans Impedance Amplifier)的输出电压的幅值产生波动，可能会使得跨阻放大器的运算放大器偏离正常放大区域。相关技术中，对跨阻放大器的反馈电阻进行调节，以对跨阻放大器的增益进行调节。
上述方式对跨阻放大器的反馈电阻进行调节，由于跨阻放大器的运算放大器的带宽受限，因而会引起高频响应过冲太大进而导致环路不稳定的问题。
发明内容
为解决存在的相关技术问题，本申请实施例提供一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供的一种控制电路，所述控制电路包括：
增益控制电路，用于检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；
分流电阻电路，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；
旁路直流补偿电路，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；
输入直流消除电路，用于利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
上述方案中，所述增益控制电路，具体用于基于在预设时长内检测的多个输出电压，确定平均电压；基于所述平均电压和所述预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。
上述方案中，所述增益控制电路，具体用于判断所述输出电压是否小于所述预设电压；当确定所述输出电压小于所述预设电压时，生成第一控制信号；以及判断所述输出电压是否大于所述预设电压；当确定所述输出电压大于所述预设电压时，生成第二控制信号。
上述方案中，所述分流电阻电路，具体用于响应所述第一控制信号，减小第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以减小所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大所述第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以增大所述第一电流。
上述方案中，所述旁路直流补偿电路，具体用于响应所述第一控制信号，减小第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以减小所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以增大所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流。
上述方案中，所述输入直流消除电路，具体用于基于所述跨阻放大器的反馈电阻的阻值，确定镜像比例；基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
本申请实施例提供一种跨阻放大电路，包括跨阻放大器以及上面所述任一项的控制电路。
本申请实施例提供一种控制方法，所述方法包括：
控制电路中的增益控制电路检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；
所述控制电路中的分流电阻电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；
所述控制电路中的旁路直流补偿电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；
所述控制电路中的输入直流消除电路利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
上述方案中，所述生成控制信号，包括：
所述控制电路的增益控制电路判断所述输出电压是否小于所述预设电压；当确定所述输出电压小于所述预设电压时，生成第一控制信号；以及判断所述输出电压是否大于所述预设电压；当确定所述输出电压大于所述预设电压时，生成第二控制信号。
上述方案中，所述响应所述控制信号，利用光电二极管输出的电流，通过调整电阻的方式产生第一电流，包括：
所述控制电路的分流电阻电路响应所述第一控制信号，减小第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以减小所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大所述第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以增大所述第一电流。
上述方案中，所述利用所述光电二极管输出的电流，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，包括：
所述控制电路的旁路直流补偿电路响应所述第一控制信号，减小第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以减小所述第二电流，使得所述第二电流与所述第一电流相等；以及响应所述第二控制信号，增大第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以增大所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流。
上述方案中，所述利用所述光电二极管输出的电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，包括：
所述控制电路的输入直流消除电路基于所述跨阻放大器的反馈电阻的阻值，确定镜像比例；基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
本申请实施例提供的控制电路、跨阻放大电路及控制方法，控制电路中的增益控制电路检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；所述控制电路中的分流电阻电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；所述控制电路中的旁路直流补偿电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；所述控制电路中的输入直流消除电路利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。采用本申请实施例的方案，所述控制电路中的分流电阻电路通过调整电阻的方式，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件，以实现增益调节；同时，通过所述第二电流与所述第一电流进行抵消，所述第三电流与光电二极管输出的电流进行抵消，使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流基本为零，如此可保证所述跨阻放大器工作在线性放大区。
附图说明
图1a是光接收机前端的组成结构示意图；
图1b是光接收机前端的等效电路示意图；
图2是本申请实施例控制电路的组成结构示意图；
图3a、3b是本申请实施例跨阻放大电路的具体组成结构示意图一；
图4是本申请实施例跨阻放大电路的具体组成结构示意图二；
图5a、5b是分流电阻电路Rb的等效电路示意图；
图6是旁路直流补偿电路DC_Bypass的等效电路示意图；
图7是输入直流消除电路AOC的等效电路示意图；
图8是本申请实施例跨阻放大电路的具体组成结构示意图三；
图9是本申请实施例跨阻放大电路的具体组成结构示意图四；
图10是本申请实施例跨阻放大电路的具体组成结构示意图五；
图11是本申请实施例跨阻放大电路的具体组成结构示意图六；
图12是本申请实施例控制方法的实现流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本申请再作进一步详细的描述。
在光纤通信集成电路中，光发射器可以包括激光器(LD，Laser Diode)和激光器驱动电路，其中，激光器可以用发光二极管替代。光接收器可以包括用于接收光信号的光敏二极管(简写为PIN)或雪崩二极管(简写为APD)。光发射器可以根据接收的电信号制造光脉冲并在光纤链路上向光接收器发射。光接收器中的光电二级管可以将接收光发射器发射的光信号转换成电流信号，并通过光接收器中的跨阻放大器转换成电压信号。
图1a是相关技术中光接收机前端的组成结构示意图，如图1a所示，光接收器包括光电二极管PD、跨阻放大器；跨阻放大器包括运算放大器Amp和反馈电阻Rf。其中，跨阻放大器为单端输入、单端输出的跨阻放大器；光电二极管PD用于感应光发射器发射的光信号，并将光信号转换为电流信号；跨阻放大器用于接收光电二极管PD输出的电流信号。图1b是相关技术中光接收机前端的等效电路示意图，如图1b所示，虚线方框是光电二极管PD的等效模型。其中，Ipd为光电二极管PD产生的等效电流信号，Ipd包含直流分量(用Ipddc表示)和交流分量(用Ipdac表示)，即Ipd＝Ipdac+Ipddc，直流分量和交流分量都会随光信号强度的增大而增大；Cpd是光电二极管PD的等效寄生电容，Cin是运算放大器Amp的输入寄生电容，运算放大器Amp的传输函数用A(s)表示。
对于跨阻放大器的直流工作点，Ipd的直流分量Ipddc流过反馈电阻Rf产生压降，跨阻放大器的输出电压Vout与输入电压Vin的关系，用公式(1)表示，如下：
Vout＝Vin-Ipddc×Rf (1)
其中，Vin为固定值，Vout随Ipddc强度的增大而减小。
对于跨阻放大器的环路稳定性，环路反馈系数用公式(2)表示，如下：
Figure BDA0001909071700000061
由公式(2)可知，反馈系数低频增益为1，极点1/2p×Rf(Cpd+Cin)随反馈电阻Rf的减小而增大。
跨阻放大器的环路增益用公式(3)表示，如下：
Figure BDA0001909071700000062
但是，图1a和图1b中的跨阻放大器存在以下缺陷：
第一、当Ipd的直流分量Ipddc大到一定程度时，Vout过小会导致跨阻放大器的运算放大器Amp偏离正常的放大区域即线性区，进而造成跨阻放大器输出的电压信号发生失真。
第二、由于光信号的强度会发生变化，且Ipd的交流分量Ipdac随着光信号的强度的变化而变化，因此当Ipd的交流分量Ipdac变小时，跨阻放大器的输出电压的幅度也会变小；当Ipd的交流分量Ipdac变大时，跨阻放大器的输出电压的幅度也会变大。为了使跨阻放大器的输出电压的幅度保持稳定，可以通过调整反馈电阻Rf实现对跨阻放大器的增益进行调节。但是，当减小反馈电阻Rf实现增大跨阻放大器的增益时，可能会导致反馈系数极点即主极点增大，从而降低相位裕度，进而导致环路不稳定，反映在闭环频率响应上会产生高频尖峰。第三、当通过调整反馈电阻Rf实现对高速跨阻放大器的增益进行调节时，由于运算放大器Amp的带宽受限，因而会引起高频响应过冲太大，进而导致环路不稳定。
基于此，在本申请的各种实施例中，控制电路中的增益控制电路检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；所述控制电路中的分流电阻电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；所述控制电路中的旁路直流补偿电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；所述控制电路中的输入直流消除电路利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
本申请实施例提供一种控制电路，如图2所示，该控制电路包括：
增益控制电路21，用于检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；
其中，所述第一预设条件可以是指所述跨阻放大器的输出电压等于所述预设电压。所述跨阻放大器的增益未满足预设条件，可以是指所述跨阻放大器的输出电压大于所述预设电压，也就是指增益偏大；或者所述跨阻放大器的输出电压小于所述预设电压，也就是指增益偏小。
分流电阻电路22，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；
所述第二预设条件可以是指所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相等，也可以是指所述跨阻放大器的输出电压满足指定电压范围；
旁路直流补偿电路23，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路22产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；
输入直流消除电路24，用于利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
其中，所述跨阻放大器包括运算放大器、反馈电阻；所述光电二极管的一端与运算放大器的输入端相连，所述反馈电阻跨接在运算放大器的两端。所述跨阻放大器为单端输入单端输出的跨阻放大器。
实际应用时，光电二极管输出的电流可以包括交流分量和直流分量。当所述直流分量流经所述跨阻放大器的反馈电阻时，所述跨阻放大器可以输出直流电压；当所述交流分量流经所述跨阻放大器的反馈电阻时，所述跨阻放大器可以输出交流电压。如果所述跨阻放大器输出的直流电压过小，会导致所述跨阻放大器的运算放大器偏离正常的放大区域；如果所述跨阻放大器输出的交流电压的幅度过大或过小，则需要对所述跨阻放大器的增益进行调节。
这里，可以用平均电压确定所述跨阻放大器输出的交流电压的幅度。
基于此，在一实施例中，所述增益控制电路21，具体用于基于在预设时长内检测的多个输出电压，确定平均电压；基于所述平均电压和所述预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。其中，所述输出电压可以指所述跨阻放大器输出的交流电压。
这里，如果所述平均电压大于所述预设电压，或者所述平均电压小于所述预设电压，则确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。
实际应用时，还可以用峰峰值确定所述跨阻放大器输出的交流电压的幅度。
基于此，在一实施例中，所述增益控制电路21，具体用于基于在预设时长内检测的输出电压的最大值和最小值，确定峰峰值；基于所述峰峰值和所述预设电压的电压值，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。其中，所述峰峰值可以为所述输出电压的最大值与最小值的差值。
这里，如果所述峰峰值大于所述预设电压的电压值，或者，所述峰峰值小于所述预设电压的电压值，则确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。
实际应用于时，如果所述输出电压小于所述预设电压，则需要控制增大所述输出电压，以使所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件。如果所述输出电压大于所述预设电压，则需要控制减小所述输出电压，以使所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件。
基于此，在一实施例中，所述增益控制电路21，具体用于判断所述输出电压是否小于所述预设电压；当确定所述输出电压小于所述预设电压时，生成第一控制信号；以及判断所述输出电压是否大于所述预设电压；当确定所述输出电压大于所述预设电压时，生成第二控制信号。
这里，当根据实际情况设置了一个电压阈值，并令设置的电压阈值等于所述预设电压时，生成的控制信号可以为1比特的控制信号；当根据光电二极管输出的电流设置了多个电压阈值，并将多个电压阈值依次作为所述预设电压时，生成的控制信号可以为N比特的控制信号。其中，N为大于1的正整数。
举例来说，假设根据光电二极管输出的电流设置了3个电压阈值，比如为8mV、10mV、13mV，当检测的输出电压为7mV时，生成的控制信号可以为2比特的控制信号，可以用00表示；当检测的输出电压为9mV时，生成的控制信号可以为2比特的控制信号，可以用01表示；当检测的输出电压为12mV时，生成的控制信号可以为2比特的控制信号，可以用10表示；当检测的输出电压为14mV时，生成的控制信号可以为2比特的控制信号，可以用11表示。
实际应用时，如果所述跨阻放大器的输出电压的幅值小于所述预设电压的幅值，则流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流过小，这样，所述分流电阻电路22需要通过增大电阻的方式产生第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变大，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相匹配。如果所述跨阻放大器的输出电压的幅值大于所述预设电压的幅值，则流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流过大，这样，所述分流电阻电路22需要通过减小电阻的方式产生第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变小，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相匹配。
这里，所述分流电阻电路22可以在1比特控制信号的作用下，通过改变第一晶体管的电阻方式产生第一电流。其中，所述第一晶体管的数量为1个。
基于此，在一实施例中，所述分流电阻电路22，具体用于响应所述第一控制信号，减小第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以减小所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大所述第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以增大所述第一电流。
这里，所述光电二极管输出的电流的交流分量，一部分流入所述分流电阻电路22，另一部分流入所述跨阻放大器的反馈电阻。如果所述输出电压小于所述预设电压，则说明流入所述跨阻放大器的反馈电阻的交流过小，这样，需要通过增大电阻的方式减小流入所述分流电阻电路22的交流。如果所述输出电压大于所述预设电压，则说明流入所述跨阻放大器的反馈电阻的交流过大，这样，需要通过减小电阻的方式增大流入所述分流电阻电路22的交流。
具体地，当控制所述第一晶体管的栅极电压变小时，可以通过改变所述第一晶体管的导通程度，使得所述第一晶体管的线性电阻变大，从而减小所述第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变大，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相等，实现增益调节。当控制所述第一晶体管的栅极电压变大时，可以通过改变所述第一晶体管的导通程度，使得所述第一晶体管的线性电阻变小，从而增大所述第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变小，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相等，实现增益调节。
这里，所述分流电阻电路22还可以在N比特控制信号的作用下，通过选取电阻方式产生第一电流。其中，所述第一晶体管的数量为N个。
基于此，在一实施例中，所述分流电阻电路22，具体用于响应所述第一控制信号，通过控制多个第一晶体管的导通或关断，确定第一电阻，以调整第一电流；以及响应所述第二控制信号，通过控制多个第一晶体管的导通或关断，确定第二电阻，以调整所述第一电流，从而使所述跨阻放大器的输出电压满足特定电压范围。
举例来说，假设第一控制信号为2比特的控制信号，比如01时，2个第一晶体管中一个晶体管处于关断状态，另一个晶体管处于导通状态，可以利用处于导通状态的第一晶体管的线性电阻，调整第一电流，并调整流入所述跨阻放大器的反馈电阻的电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足特定电压范围。
实际应用时，这里，所述光电二极管输出的电流的直流分量，一部分流入所述分流电阻电路22，另一部分流入所述跨阻放大器的反馈电阻。为了保证所述跨阻放大器工作在线性区，则需要所述旁路直流补偿电路23产生抵消所述第一电流的第二电流，这样，再通过所述输入直流消除电路24产生抵消流经跨阻放大器的反馈电阻的电流的第三电流，从而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
基于此，在一实施例中，所述旁路直流补偿电路23，具体用于响应所述第一控制信号，减小第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以减小所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以增大所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流。
这里，当控制所述第二晶体管的栅极电压变小时，可以通过改变所述第二晶体管的导通程度，使得所述第二晶体管的线性电阻变大，从而减小所述第二电流；当控制所述第二晶体关闭的栅极电压变大时，可以通过改变所述第二晶体管的导通程度，使得所述第二晶体管的线性电阻变小，从而增大所述第二电流。
需要说明的是，为了使得所述第二电流能够抵消所述第一电流，所述第一晶体管与所述第二晶体管的型号可以完全相同。
实际应用时，当利用所述第二电流抵消所述第一电流后，可以通过所述输入直流消除电路24产生抵消流经跨阻放大器的反馈电阻的电流的第三电流，从而流经跨阻放大器的反馈电阻的电流基本为零，进而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
基于此，在一实施例中，所述输入直流消除电路24，具体用于基于所述跨阻放大器的反馈电阻的阻值，确定镜像比例；基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
这里，可以基于所述反馈电阻的阻值与所述第一晶体管的线性电阻的阻值，确定所述镜像比例，这样，可以基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
需要说明的是，所述光电二极管输出的电流的直流分量和交流分量，一部分流入所述分流电阻电路22，另一部分流入所述跨阻放大器的反馈电阻。流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量越大，所述跨阻放大器输出的电压幅值越大；流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量越小，所述跨阻放大器输出的电压幅值越小。这样，所述分流电阻电路22可以通过调整电阻方式改变所述第一电流的大小，以调整流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量的大小，以使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件，进而实现增益调节。
另外，为了使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的直流分量基本为零，可以通过旁路直流补偿电路23产生抵消所述第一电流的第二电流，通过所述输入直流消除电路24产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，从而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
采用本申请实施例的方案，所述控制电路中的分流电阻电路22通过调整电阻的方式，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；同时，通过所述第二电流与所述第一电流进行抵消，所述第三电流与光电二极管输出的电流进行抵消，使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流基本为零，如此可保证所述跨阻放大器工作在线性放大区。
下面结合应用实施例对本申请再作进一步详细的描述。
应用实施例一
在本应用实施例中，如图3a所示，跨阻放大电路包括：光电二极管PD、运算放大器Amp、反馈电阻Rf、分流电阻电路Rb，如图3b所示，所述跨阻放大电路包括：光电二极管PD、运算放大器Amp、分流电阻电路Rb、输入直流消除电路和旁路直流补偿电路。跨阻放大器包括运算放大器Amp和反馈电阻Rf。
其中，流经分流电阻电路Rb的电流对应上述第一电流，流经旁路直流补偿电路的电流IDC_BYP_Com对应上述第二电流，流经输入直流消除电路的电流IAOC对应上述第三电流。
另外，本应用实施例的应用场景为：所述分流电阻电路Rb可以通过调整电阻方式改变所述第一电流的大小，以调整流经所述跨阻放大器的反馈电阻Rf的交流分量的大小，以使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件，进而实现增益调节。通过旁路直流补偿电路产生抵消所述第一电流的第二电流，通过所述输入直流消除电路产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，从而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
跨阻放大器的输出电压与输入电压的关系，用公式(4)表示，如下：
Vout＝Vin-(Ipddc-Iaoc+IDC_BYP_Com-IDC_BYP)×Rf (4)
其中，IDC_BYP＝Vin/Rb为流过分流电阻电路Rb的直流。这里，通过上述的输入直流消除电路，使IAOC＝Ipddc，通过上述的旁路直流补偿电路，使IDC_BYP_Com＝IDC_BYP，这样，可使公式(4)式中的Vout＝Vin，即跨阻放大器的输出电压Vout等于输入电压Vin，从而使跨阻放大器始终工作在放大状态。
跨阻放大器Amp的环路反馈系数，用公式(5)表示，环路增益用公式(6)表示，如下：
Figure BDA0001909071700000121
Figure BDA0001909071700000122
由公式(5)可知，反馈系数低频增益为Rb/(Rb+Rf)，小于公式(2)中反馈系数增益1。当调节分流电阻Rb对跨阻放大器的增益进行调节时，反馈系数极点即主节点会随着分流电阻Rb的减小而增大，公式(5)中的反馈系数低频增益和公式(6)中的环路增益会随着分流电阻Rb的减小而减小。由于环路增益较小可以降低主极点增大对相位裕度的影响，从而可使环路保持稳定，进而降低闭环频率响应高频尖峰。
应用实施例二
在本应用实施例中，如图4所示，跨阻放大电路包括跨阻放大器(由运算放大器Amp和反馈电阻Rf构成)、自动增益控制电路AGC、分流电阻电路Rb、旁路直流补偿电路DC_Bypass以及输入直流消除电路AOC表示。图5a、5b是分流电阻电路Rb的等效电路示意图，如图5a所示，所述分流电阻电路Rb包括：金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor)G，简写为MOS管G，如图5b所示，所述分流电阻电路包括：MOSG、电阻Rb1。图6是旁路直流补偿电路DC_Bypass的等效电路示意图，如图6所示，所述旁路直流补偿电路DC_Bypass包括：运算放大器AMP、MOS管G、电流镜1(用Current Mirror1表示)。图7是输入直流消除电路AOC的等效电路示意图，如图7所示，所述输入直流消除电路AOC包括：平均值检测电路(用Average Detector表示)、保持电路(用Hold表示)、运算放大器AMP、电阻Rf、电流镜2(用Current Mirror2表示)、电流镜3(用Current Mirror3表示)、电流镜4(用Current Mirror4表示)。
其中，自动增益控制电路AGC对应上述的增益控制电路21，分流电阻电路Rb对应上述的分流电阻电路22，旁路直流补偿电路DC_Bypass对应上述的旁路直流补偿电路23，输入直流消除电路AOC对应上述的输入直流消除电路24。
图4所示的自动增益控制电路AGC的工作原理为：检测跨阻放大器输出的交流电压；基于检测的交流电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益偏大时，生成第一控制信号，确定所述跨阻放大器的增益减小时，生成第二控制信号。
图5a、5b所示的分流电阻电路Rb的工作原理为：响应所述第一控制信号，减小MOS管G的栅极电压，通过改变MOS管G的导通程度，以减小流经分流电阻电路Rb的电流(即第一电流)；以及响应所述第二控制信号，增大MOS管G的栅极电压，通过改变MOS管G的导通程度，以增大流经分流电阻电路Rb的电流。
需要说明的是，当分流电阻电路Rb采用图5a、5b的电路结构时，如果所述跨阻放大器的增益偏大或偏小，则通过自动增益控制电路AGC和分流电阻电路Rb，对流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量进行调整，以使得所述跨阻放大器输出的交流电压与预设电压相等。
图6所示的旁路直流补偿电路DC_Bypass的工作原理为：响应所述第一控制信号，减小MOS管G的栅极电压，通过改变MOS管G的导通程度，以减小电流I1，通过电流镜1得到减小后的电流I2(即第二电流)，并利用电流I2抵消流经分流电阻电路Rb的电流(即第一电流)；以及响应所述第二控制信号，增大MOS管G的栅极电压，通过改变MOS管G的导通程度，以增大电流I1，通过电流镜1得到增大后的电流I2(即第二电流)，并利用电流I2抵消流经分流电阻电路Rb的电流(即第一电流)。
图7所示的输入直流消除电路AOC的工作原理为：通过平均值检测电路在预设时长内检测多个输出电压，并基于多个输出电压，确定平均电压。通过保持电路，对平均电压进行保存，并向运算放大器AMP输入。运算放大器AMP基于输入的平均电压以及电阻Rf上的电压，生成电流I3；基于电流镜2，得到与电流I3相等的电流I4，基于电流镜3，得到与电流T4相等的电流I5；基于图6中生成的电流I2，以及电流I5，得到电流I6，基于电流镜4得到与电流I6相等的电流I7(即第三电流)。其中，电阻Rf的阻值与所述跨阻放大器中的反馈电阻的阻值相等，使得电流I7能够抵消流经所述跨阻放大电路中光电二极管的电流。
需要说明的是，通过旁路直流补偿电路DC_Bypass和输入直流消除电路AOC，可以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的直流分量基本为零，从而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
应用实施例三
在本应用实施例中，如图8所示，跨阻放大电路包括跨阻放大器(由运算放大器AMP和反馈电阻Rf构成)、自动增益控制电路AGC、分流电阻电路Rb、旁路直流补偿电路DC_Bypass以及输入直流消除电路AOC表示。
其中，自动增益控制电路AGC对应上述的增益控制电路21，分流电阻电路Rb对应上述的分流电阻电路22，旁路直流补偿电路DC_Bypass对应上述的旁路直流补偿电路23，输入直流消除电路AOC对应上述的输入直流消除电路24。
另外，本应用实施例的应用场景为：所述跨阻放大电路设置在光网络单元(ONU，Optical Network Unit)设备中，ONU设备的工作模式为NRZ模式，所述跨阻放大电路与限幅放大器(LA，Limiting Amplifier)连接。限幅放大器用于将不同幅度的输出信号放大到固定的限幅幅度。
需要说明的是，ONU设备工作在连续模式，可以设置1个电压阈值，并作为所述预设电压，所述预设电压用于和检测的输出电压进行比较，生成1比特的控制信号。
自动增益控制电路AGC的工作原理为：检测跨阻放大器的输出电压，基于检测的输出电压和预设电压，确定输出电压大于预设电压，也就是所述跨阻放大器的增益偏大时，生成第一控制信号，确定输出电压小于预设电压，也就是所述跨阻放大器的增益减小时，生成第二控制信号。
分流电阻电路Rb的工作原理为：响应控制信号，控制MOS管的栅极电压，以调节线性区MOS管的线性电阻。当输出电压小于预设电压时，流经反馈电阻Rf的电流变小，则需要减小线性区MOS管的栅极电压，使MOS管的线性电阻变大，以使流经MOS管的电流变小，从而使流经反馈电阻Rf的电流变大，进而使得输出电压等于预设电压。当输出电压大于预设电压时，流经反馈电阻Rf的电流变大，则需要增大线性区MOS管的栅极电压，使MOS管的线性电阻变小，以使流经MOS管的电流变大，从而使流经反馈电阻Rf的电流变小，使得输出电压等于预设电压。从而能保证跨阻放大器输出电压的幅度和所述预设电压的幅度相等。
另外，旁路直流补偿电路DC_Bypass产生抵消流经分流电阻电路Rb的电流I1的电流I2，输入直流消除电路AOC产生抵消流经光电二极管输出的电流Ipd的电流I3，使得流经反馈电阻Rf的直流分量基本为零，从而保证跨阻放大器工作在线性放大区域。
应用实施例四
在本应用实施例中，如图9所示，跨阻放大电路包括跨阻放大器(由运算放大器Amp和反馈电阻Rf构成)、自动增益控制电路AGC、分流电阻电路Rb、旁路直流补偿电路DC_Bypass以及输入直流消除电路AOC表示。
其中，自动增益控制电路AGC对应上述的增益控制电路21，分流电阻电路Rb对应上述的分流电阻电路22，旁路直流补偿电路DC_Bypass对应上述的旁路直流补偿电路23，输入直流消除电路AOC对应上述的输入直流消除电路24。
另外，本应用实施例的应用场景为：所述跨阻放大电路设置在ONU设备中，ONU设备的工作模式为四阶脉冲幅度调制(PAM4，4th-order Pulse Amplitude Modulation)模式，所述跨阻放大电路与可变增益放大器VGA连接。
需要说明的是，ONU设备工作在连续模式，可以设置1个电压阈值，并作为所述预设电压，所述预设电压用于和检测的输出电压进行比较，生成1比特的控制信号。
自动增益控制电路AGC的工作原理为：检测可变增益放大器VGA输出的差分电压的幅度产生控制信号G、G’；其中，G对跨阻放大器的增益调节进行控制，G’对可变增益放大器VGA的增益调节进行控制。
分流电阻电路Rb的工作原理为：响应控制信号G，控制MOS管的栅极电压，以调节线性区MOS管的线性电阻。当输出电压小于预设电压时，流经反馈电阻Rf的电流变小，则需要减小线性区MOS管的栅极电压，使MOS管的线性电阻变大，以使流经MOS管的电流变小，从而使流经反馈电阻Rf的电流变大，使得输出电压等于预设电压。当输出电压大于预设电压时，流经反馈电阻Rf的电流变大，则需要增大线性区MOS管的栅极电压，使MOS管的线性电阻变小，以使流经MOS管的电流变大，从而使流经反馈电阻Rf的电流变小，使得输出电压等于预设电压。从而能保证跨阻放大器输出电压的幅度和所述预设电压的幅度相等。
另外，旁路直流补偿电路DC_Bypass产生抵消流经分流电阻电路Rb的电流I1的电流I2，输入直流消除电路AOC产生抵消流经光电二极管输出的电流Ipd的电流I3，使得流经反馈电阻Rf的直流分量基本为零，从而保证跨阻放大器工作在线性放大区域。
应用实施例五
在本应用实施例中，如图10所示，跨阻放大电路包括跨阻放大器(由运算放大器Amp和反馈电阻Rf构成)、自动增益控制电路AGC、分流电阻电路Rb、旁路直流补偿电路DC_Bypass以及输入直流消除电路AOC表示。
其中，自动增益控制电路AGC对应上述的自动增益控制电路AGC，分流电阻电路Rb对应上述的分流电阻电路22，旁路直流补偿电路DC_Bypass对应上述的旁路直流补偿电路23，输入直流消除电路AOC对应上述的输入直流消除电路24。
另外，本应用实施例的应用场景为：所述跨阻放大电路设置在OLT设备，OLT设备的工作模式为NRZ模式，所述跨阻放大电路与限幅放大器连接。限幅放大器用于将不同幅度的输出信号放大到固定的限幅幅度。
需要说明的是，OLT设备工作在突发模式，需要快速响应不同幅度的突发包，因此，可以根据光电二极管输出的电流设置多个电压阈值，将多个电压阈值依次作为所述预设电压，所述预设电压用于和检测的输出电压进行比较，生成N比特的控制信号。
自动增益控制电路AGC的工作原理为：检测跨阻放大器的输出电压，基于检测的输出电压和预设电压，生成n比特的控制信号G1…Gn。
分流电阻电路Rb的工作原理为：响应控制信号G1…Gn，控制MOS管1至MOS管n的导通或关断，通过处于导通状态的MOS管，对流经反馈电阻Rf的电流进行调整，从而使得输出电压满足特定电压范围。
另外，旁路直流补偿电路DC_Bypass产生抵消流经分流电阻电路Rb的电流I1的电流I2，输入直流消除电路AOC产生抵消流经光电二极管输出的电流Ipd的电流I3，使得流经反馈电阻Rf的直流分量基本为零，从而保证跨阻放大器工作在线性放大区域。
应用实施例六
在本应用实施例中，如图11所示，跨阻放大电路包括跨阻放大器(由运算放大器Amp和反馈电阻Rf构成)、自动增益控制电路AGC、分流电阻电路Rb、旁路直流补偿电路DC_Bypass以及输入直流消除电路AOC表示。
其中，自动增益控制电路AGC对应上述的增益控制电路21，分流电阻电路Rb对应上述的分流电阻电路22，旁路直流补偿电路DC_Bypass对应上述的旁路直流补偿电路23，输入直流消除电路AOC对应上述的输入直流消除电路24。
另外，本应用实施例的应用场景为：所述跨阻放大电路设置在OLT设备，OLT设备的工作模式为PAM4模式，所述跨阻放大电路与可变增益放大器VGA连接。
需要说明的是，OLT设备工作在突发模式，需要快速响应不同幅度的突发包，因此，可以根据光电二极管输出的电流设置多个电压阈值，将多个电压阈值依次作为所述预设电压，所述预设电压用于和检测的输出电压进行比较，生成N比特的控制信号。
自动增益控制电路AGC的工作原理为：检测可变增益放大器VGA输出的差分电压的幅度，产生n比特的控制信号G1…Gn、G1’...Gn’；其中，G1…Gn对跨阻放大器的增益调节进行控制，G1’...Gn’对可变增益放大器VGA的增益调节进行控制。
分流电阻电路Rb的工作原理为：响应控制信号G1…Gn，控制MOS管1至MOS管n的导通或关断，通过处于导通状态的MOS管，对流经反馈电阻Rf的电流进行调整，从而使得输出电压满足特定电压范围。
另外，旁路直流补偿电路DC_Bypass产生抵消流经分流电阻电路Rb的电流I1的电流I2，输入直流消除电路AOC产生抵消流经光电二极管输出的电流Ipd的电流I3，使得流经反馈电阻Rf的直流分量基本为零，从而保证跨阻放大器工作在线性放大区域。
基于上述控制电路，本申请实施例还提供了一种控制方法，如图12所示，该方法包括：
步骤1201：控制电路中的增益控制电路检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；
其中，所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流。
步骤1202：所述控制电路中的分流电阻电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；
所述第二预设条件可以是指所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相等，也可以是指所述跨阻放大器的输出电压满足指定电压范围。
步骤1203：所述控制电路中的旁路直流补偿电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
步骤1204：所述控制电路中的输入直流消除电路利用跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
其中，所述跨阻放大器包括运算放大器、反馈电阻；所述光电二极管的一端与运算放大器的输入端相连，所述反馈电阻跨接在运算放大器的两端。所述跨阻放大器为单端输入单端输出的跨阻放大器。
实际应用时，光电二极管输出的电流可以包括交流分量和直流分量。当所述直流分量流经所述跨阻放大器的反馈电阻时，所述跨阻放大器可以输出直流电压；当所述交流分量流经所述跨阻放大器的反馈电阻时，所述跨阻放大器可以输出交流电压。如果所述跨阻放大器输出的直流电压过小，会导致所述跨阻放大器的运算放大器偏离正常的放大区域；如果所述跨阻放大器输出的交流电压的幅度过大或过小，则需要对所述跨阻放大器的增益进行调节。
基于此，在一实施例中，所述确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件，包括：所述控制电路中的所述增益控制电路基于在预设时长内检测的多个输出电压，确定平均电压；基于所述平均电压和所述预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。其中，所述输出电压可以指所述跨阻放大器输出的交流电压。
这里，如果所述平均电压大于或小于所述预设电压，则确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。
实际应用时，还可以用峰峰值确定所述跨阻放大器输出的交流电压的幅度。
基于此，在一实施例中，所述确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件，包括：基于在预设时长内检测的输出电压的最大值和最小值，确定峰峰值；基于所述峰峰值和所述预设电压的电压值，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。其中，所述峰峰值可以为所述输出电压的最大值与最小值的差值。
这里，如果所述峰峰值大于所述预设电压的电压值，或者，所述峰峰值小于所述预设电压的电压值，则确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。
实际应用于时，如果所述输出电压小于所述预设电压，则需要控制增大所述输出电压，以使使所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件。如果所述输出电压大于所述预设电压，则需要控制减小所述输出电压，以使所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件。
基于此，在一实施例中，所述生成控制信号，包括：所述控制电路中的增益控制电路判断所述输出电压是否小于所述预设电压；当确定所述输出电压小于所述预设电压时，生成第一控制信号；以及判断所述输出电压是否大于所述预设电压；当确定所述输出电压大于所述预设电压时，生成第二控制信号。
这里，当根据实际情况设置了一个电压阈值，并令设置的电压阈值等于所述预设电压时，生成的控制信号可以为1比特的控制信号；当根据光电二极管输出的电流设置了多个电压阈值，并将多个电压阈值依次作为所述预设电压时，生成的控制信号可以为N比特的控制信号。其中，N为大于1的正整数。
实际应用时，如果所述跨阻放大器的输出电压的幅值小于所述预设电压的幅值，则流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流过小，这样，所述分流电阻电路需要通过增大电阻的方式产生第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变大，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相匹配。如果所述跨阻放大器的输出电压的幅值大于所述预设电压的幅值，则流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流过大，这样，所述分流电阻电路需要通过减小电阻的方式产生第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变小，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相匹配。
这里，所述控制电路中的分流电阻电路可以在1比特控制信号的作用下，通过改变第一晶体管的电阻方式产生第一电流。其中，所述第一晶体管的数量为1个。
基于此，在一实施例中，所述利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，包括：所述控制电路中的分流电阻电路响应所述第一控制信号，减小第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以减小所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大所述第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以增大所述第一电流。
这里，所述光电二极管输出的电流的交流分量，一部分流入所述分流电阻电路，另一部分流入所述跨阻放大器的反馈电阻。如果所述输出电压小于所述预设电压，则说明流入所述跨阻放大器的反馈电阻的交流过小，这样，需要通过增大电阻的方式减小流入所述分流电阻电路的交流。如果所述输出电压大于所述预设电压，则说明流入所述跨阻放大器的反馈电阻的交流过大，这样，需要通过减小电阻的方式增大流入所述分流电阻电路的交流。
具体地，当控制所述第一晶体管的栅极电压变小时，可以通过改变所述第一晶体管的导通程度，使得所述第一晶体管的线性电阻变大，从而减小所述第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变大，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相等，实现增益调节。当控制所述第一晶体管的栅极电压变大时，可以通过改变所述第一晶体管的导通程度，使得所述第一晶体管的线性电阻变小，从而增大所述第一电流，以使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的电流变小，从而使所述跨阻放大器的输出电压与所述预设电压相等，实现增益调节。
这里，所述控制电路中的分流电阻电路还可以在N比特控制信号的作用下，通过选取电阻方式产生第一电流。其中，所述第一晶体管的数量为N个。
基于此，在一实施例中，所述利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，包括：响应所述第一控制信号，通过控制多个第一晶体管的导通或关断，确定第一电阻，以调整第一电流；以及响应所述第二控制信号，通过控制多个第一晶体管的导通或关断，确定第二电阻，以调整所述第一电流，从而使所述跨阻放大器的输出电压满足特定电压范围。
实际应用时，这里，所述光电二极管输出的电流的直流分量，一部分流入所述分流电阻电路，另一部分流入所述跨阻放大器的反馈电阻。为了保证所述跨阻放大器工作在线性区，则需要所述旁路直流补偿电路产生抵消所述第一电流的第二电流，这样，再通过所述输入直流消除电路产生抵消流经跨阻放大器的反馈电阻的电流的第三电流，从而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
基于此，在一实施例中，所述利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，包括：所述控制电路中的旁路直流补偿电路响应所述第一控制信号，减小第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以减小所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以增大所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流。
这里，当控制所述第二晶体管的栅极电压变小时，可以通过改变所述第二晶体管的导通程度，使得所述第二晶体管的线性电阻变大，从而减小所述第二电流；当控制所述第二晶体关闭的栅极电压变大时，可以通过改变所述第二晶体管的导通程度，使得所述第二晶体管的线性电阻变小，从而增大所述第二电流。
需要说明的是，为了使得所述第二电流能够抵消所述第一电流，所述第一晶体管与所述第二晶体管的型号可以完全相同。
实际应用时，当利用所述第二电流抵消所述第一电流后，可以通过所述输入直流消除电路产生抵消流经跨阻放大器的反馈电阻的电流的第三电流，从而流经跨阻放大器的反馈电阻的电流基本为零，进而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
基于此，在一实施例中，所述产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，包括：所述控制电路中的输入直流消除电路基于所述跨阻放大器的反馈电阻的阻值，确定镜像比例；基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
这里，可以基于所述反馈电阻的阻值与所述第一晶体管的线性电阻的阻值，确定所述镜像比例，这样，可以基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
需要说明的是，所述光电二极管输出的电流的直流分量和交流分量，一部分流入所述分流电阻电路，另一部分流入所述跨阻放大器的反馈电阻。流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量越大，所述跨阻放大器输出的电压幅值越大；流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量越小，所述跨阻放大器输出的电压幅值越小。这样，所述分流电阻电路可以通过调整电阻方式改变所述第一电流的大小，以调整流经所述跨阻放大器的反馈电阻的交流分量的大小，以使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件，进而实现增益调节。
另外，为了使流经所述跨阻放大器的反馈电阻的直流分量基本为零，可以通过旁路直流补偿电路产生抵消所述第一电流的第二电流，通过所述输入直流消除电路产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，从而使所述跨阻放大器工作在放大区域。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims (12)

1.一种控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：
增益控制电路，用于检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；
分流电阻电路，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；
旁路直流补偿电路，用于响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；
输入直流消除电路，用于利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述增益控制电路，具体用于基于在预设时长内检测的多个输出电压，确定平均电压；基于所述平均电压和所述预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述增益控制电路，具体用于判断所述输出电压是否小于所述预设电压；当确定所述输出电压小于所述预设电压时，生成第一控制信号；以及判断所述输出电压是否大于所述预设电压；当确定所述输出电压大于所述预设电压时，生成第二控制信号。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述分流电阻电路，具体用于响应所述第一控制信号，减小第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以减小所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大所述第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以增大所述第一电流。
5.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，
所述旁路直流补偿电路，具体用于响应所述第一控制信号，减小第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以减小所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以增大所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述输入直流消除电路，具体用于基于所述跨阻放大器的反馈电阻的阻值，确定镜像比例；基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
7.一种跨阻放大电路，包括跨阻放大器以及权利要求1至6任一项所述的控制电路。
8.一种控制方法，其特征在于，所述方法包括：
控制电路中的增益控制电路检测跨阻放大器的输出电压；基于检测的输出电压和预设电压，确定所述跨阻放大器的增益未满足第一预设条件时，生成控制信号；所述跨阻放大器的输入端接收光电二极管输出的电流；
所述控制电路中的分流电阻电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生第一电流，使得所述跨阻放大器的输出电压满足第二预设条件；
所述控制电路中的旁路直流补偿电路响应所述控制信号，利用所述跨阻放大器的输入电压，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，使得所述分流电阻电路产生的第一电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻；
所述控制电路中的输入直流消除电路利用所述跨阻放大器的输出电压，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，使得所述光电二极管输出的电流不流经所述跨阻放大器的反馈电阻。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述生成控制信号，包括：
所述控制电路的增益控制电路判断所述输出电压是否小于所述预设电压；当确定所述输出电压小于所述预设电压时，生成第一控制信号；以及判断所述输出电压是否大于所述预设电压；当确定所述输出电压大于所述预设电压时，生成第二控制信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述响应所述控制信号，利用光电二极管输出的电流，通过调整电阻的方式产生第一电流，包括：
所述控制电路的分流电阻电路响应所述第一控制信号，减小第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以减小所述第一电流；以及响应所述第二控制信号，增大所述第一晶体管的栅极电压，通过改变所述第一晶体管的导通程度，以增大所述第一电流。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述光电二极管输出的电流，通过调整电阻的方式产生抵消所述第一电流的第二电流，包括：
所述控制电路的旁路直流补偿电路响应所述第一控制信号，减小第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以减小所述第二电流，使得所述第二电流与所述第一电流相等；以及响应所述第二控制信号，增大第二晶体管的栅极电压，通过改变所述第二晶体管的导通程度，以增大所述第二电流，并利用所述第二电流抵消所述第一电流。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述利用所述光电二极管输出的电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流，包括：
所述控制电路的输入直流消除电路基于所述跨阻放大器的反馈电阻的阻值，确定镜像比例；基于所述第二电流和所述镜像比例，产生镜像电流；基于所述镜像电流，产生抵消所述光电二极管输出的电流的第三电流。
CN201811544772.6A 2018-12-17 2018-12-17 一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法 Active CN111327282B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811544772.6A CN111327282B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811544772.6A CN111327282B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111327282A true CN111327282A (zh) 2020-06-23
CN111327282B CN111327282B (zh) 2024-02-20

Family

ID=71168508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811544772.6A Active CN111327282B (zh) 2018-12-17 2018-12-17 一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111327282B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113824414A (zh) * 2021-11-22 2021-12-21 中晟微电子(南京)有限公司 一种应用于跨阻放大器的增益控制电路及其控制方法

Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1065473A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Fujitsu Ltd 増幅回路
US5734300A (en) * 1996-05-17 1998-03-31 Lucent Technologies, Inc. Optical receiver preamplifier dynamic range enhancing circuit and method
JP2001196877A (ja) * 2000-01-06 2001-07-19 Mitsubishi Electric Corp 前置増幅回路
US6396351B1 (en) * 2001-02-05 2002-05-28 Em (Us) Design, Inc Preamplifier circuit for a photodetector
US6404281B1 (en) * 2000-11-14 2002-06-11 Sirenza Microdevices, Inc. Wide dynamic range transimpedance amplifier
TW527767B (en) * 2001-01-02 2003-04-11 Intersil Inc Precision automatic gain control circuit
US20040119541A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 Shivakumar Seetharaman Transimpedance ampifier
US20050062530A1 (en) * 2003-08-19 2005-03-24 Agilent Technologies, Inc. Variable decision threshold apparatus
US20060261892A1 (en) * 2001-03-13 2006-11-23 Sehat Sutardja Nested transimpedance amplifier
CN101106360A (zh) * 2006-07-10 2008-01-16 Jds尤尼弗思公司 用于跨阻放大器的dc偏移消除
CN101621252A (zh) * 2009-08-07 2010-01-06 天津泛海科技有限公司 直流恢复与直流监视电路
US20100045387A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Yokogawa Electric Corporation Optical receiver-amplifier
US20100231295A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. Electronic circuit
CN102890177A (zh) * 2012-09-29 2013-01-23 武汉昊昱微电子股份有限公司 一种跨阻放大器的信号强度检测电路
US20130135054A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Trans-impedance amplifier with enhanced dynamic range but invariable input impedance
JP2013247423A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> トランスインピーダンスアンプ
CN104545873A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路
US20180131342A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-10 Stmicroelectronics S.R.L. Transimpedance amplifier circuit, related integrated circuit, receiver circuit and method of operating a transimpedance amplifier circuit
US20180275280A1 (en) * 2017-03-27 2018-09-27 Analog Devices Global High dynamic range analog front-end receiver for long range lidar
CN208158551U (zh) * 2018-05-28 2018-11-27 深圳市芯波微电子有限公司 跨阻放大器及光线路终端
CN109002075A (zh) * 2017-06-07 2018-12-14 上海韦玏微电子有限公司 双极型晶体管的基极电流镜像电路、rssi电路及芯片

Patent Citations (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5734300A (en) * 1996-05-17 1998-03-31 Lucent Technologies, Inc. Optical receiver preamplifier dynamic range enhancing circuit and method
JPH1065473A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Fujitsu Ltd 増幅回路
JP2001196877A (ja) * 2000-01-06 2001-07-19 Mitsubishi Electric Corp 前置増幅回路
US6404281B1 (en) * 2000-11-14 2002-06-11 Sirenza Microdevices, Inc. Wide dynamic range transimpedance amplifier
TW527767B (en) * 2001-01-02 2003-04-11 Intersil Inc Precision automatic gain control circuit
US6396351B1 (en) * 2001-02-05 2002-05-28 Em (Us) Design, Inc Preamplifier circuit for a photodetector
US20060261892A1 (en) * 2001-03-13 2006-11-23 Sehat Sutardja Nested transimpedance amplifier
US20040119541A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 Shivakumar Seetharaman Transimpedance ampifier
US20050062530A1 (en) * 2003-08-19 2005-03-24 Agilent Technologies, Inc. Variable decision threshold apparatus
CN101106360A (zh) * 2006-07-10 2008-01-16 Jds尤尼弗思公司 用于跨阻放大器的dc偏移消除
US20100045387A1 (en) * 2008-08-20 2010-02-25 Yokogawa Electric Corporation Optical receiver-amplifier
US20100231295A1 (en) * 2009-03-12 2010-09-16 Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. Electronic circuit
CN101621252A (zh) * 2009-08-07 2010-01-06 天津泛海科技有限公司 直流恢复与直流监视电路
US20130135054A1 (en) * 2011-11-28 2013-05-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Trans-impedance amplifier with enhanced dynamic range but invariable input impedance
JP2013247423A (ja) * 2012-05-24 2013-12-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> トランスインピーダンスアンプ
CN102890177A (zh) * 2012-09-29 2013-01-23 武汉昊昱微电子股份有限公司 一种跨阻放大器的信号强度检测电路
CN104545873A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 中国科学院深圳先进技术研究院 一种用于光电容积描记信号的光电流处理模拟前端电路
US20180131342A1 (en) * 2016-11-09 2018-05-10 Stmicroelectronics S.R.L. Transimpedance amplifier circuit, related integrated circuit, receiver circuit and method of operating a transimpedance amplifier circuit
US20180275280A1 (en) * 2017-03-27 2018-09-27 Analog Devices Global High dynamic range analog front-end receiver for long range lidar
CN109002075A (zh) * 2017-06-07 2018-12-14 上海韦玏微电子有限公司 双极型晶体管的基极电流镜像电路、rssi电路及芯片
CN208158551U (zh) * 2018-05-28 2018-11-27 深圳市芯波微电子有限公司 跨阻放大器及光线路终端

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. -M. LIN, C. -Y. YANG AND H. -M. WU: "A 2.5-Gb/s DLL-Based Burst-Mode Clock and Data Recovery Circuit With $4\\times$ Oversampling", IEEE TRANSACTIONS ON VERY LARGE SCALE INTEGRATION (VLSI) SYSTEMS *
P. HAN AND Z. -G. WANG: "\"A Low Noise, Wide Dynamic Range Pre-amplifier with Automatic Gain Control for SDH/SONET (STM4/OC12) in 0.6 μm CMOS Process", 2007 INTERNATIONAL CONFERENCE ON MICROWAVE AND MILLIMETER WAVE TECHNOLOGY *
后永奇: "基于标准CMOS工艺的光接收机前置放大器设计", 知网 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113824414A (zh) * 2021-11-22 2021-12-21 中晟微电子(南京)有限公司 一种应用于跨阻放大器的增益控制电路及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111327282B (zh) 2024-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9628195B2 (en) Transimpedance amplifier (TIA) having an enlarged dynamic range and optical devices using the same
US8766728B2 (en) Trans-impedance amplifier with enhanced dynamic range but invariable input impedance
US8841972B2 (en) Electronic device, fiber-optic communication system comprising the electronic device and method of operating the electronic device
US6456141B1 (en) Current pulse receiving circuit
US20150372648A1 (en) Transimpedance amplifier
US6909082B2 (en) Automatic threshold control device for burst mode optical receiver
JP3418654B2 (ja) プリアンプ
US8050573B2 (en) Optical burst receiver and method
JPH0563056B2 (zh)
US10079584B1 (en) Closed-loop automatic gain control in linear burst-mode transimpedance amplifier
US20170163352A1 (en) Trans-impedance amplifier and optical receiver including the same
KR101356862B1 (ko) 광통신 시스템에서 광수신기용 전치 증폭기 회로
CN108199696B (zh) 一种跨阻放大器自动增益控制电路
JP2015186013A (ja) トランスインピーダンス増幅器
JP3749718B2 (ja) バーストモード光受信機
US7330670B2 (en) Bottom level detection device for burst mode optical receiver
US7305190B2 (en) Optical dispersion correction in transimpedance amplifiers
JP6661057B1 (ja) リミッティング増幅回路
CN111327282B (zh) 一种控制电路、跨阻放大电路及控制方法
WO2019140741A1 (zh) 一种可应用于突发跨阻放大器的自动增益控制方法和电路
KR100537902B1 (ko) 버스트 모드 광 수신 장치
JP2007074397A (ja) 光受信器
US20050168289A1 (en) Receiver circuit having an optical reception device
JP3058922B2 (ja) 広ダイナミックレンジ光受信器
JP4541964B2 (ja) リミッタアンプ回路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant