單片集成的可變增益可見(jiàn)光接收機方案
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1 電路設計
1.1 電路的整體設計
如圖1 所示，本次設計的光接收機由光探測器、開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器等部分構成。由于自然光的影響，探測器在數據0傳輸時(shí)也會(huì )有微弱的電流輸出，所以設計時(shí)必須嚴格控制放大器的放大倍數于合理的范圍，既要滿(mǎn)足高電平的放大，也要避免低電平放大后達到開(kāi)啟電壓。
1.2 光探測器
該設計的光探測器是利用N 井屏蔽襯底載流子的雙光電二極管DPD 結構。CMOS 工藝中用來(lái)實(shí)現源漏區的離子注入被用來(lái)形成DPD的陰陽(yáng)極。制作方法為在N井內制作P+叉指排列電極，并利用N+擴散引出N井電極，N井周?chē)籔+保護環(huán)包圍。P+叉指結構排列是為了增加耗盡區寬度且使耗盡區電場(chǎng)更加均勻，以利于更多的光生載流子做快速漂移運動(dòng)。
根據實(shí)測，在一般室內照明下，由于探測器至光源距離不同，該探測器輸出電流在1.5~3.5 μA 之間，而在關(guān)閉光源的情況下有約0.1 μA的輸出。
1.3 開(kāi)關(guān)電路
由于本次采用單片集成的設計，所以為了避免探測器長(cháng)時(shí)間向放大電路輸入電流，故在探測器與放大電路間加入開(kāi)關(guān)電路。開(kāi)關(guān)電路設計如圖2所示，a、b端分別連接探測器和放大器，SEL 接高電位時(shí)開(kāi)關(guān)電路導通，反之截止。
由于開(kāi)關(guān)電路導通時(shí)即相當于短路，不會(huì )引入附加的電容、電阻，帶寬也遠高于放大電路主體，故不會(huì )對電路產(chǎn)生影響。
1.4 前置放大器
要把電流信號轉化成電壓信號，一種有效的方案是采用跨阻型前置放大器，跨阻放大器具有增益穩定，頻帶寬，以及不需要均衡電路等優(yōu)點(diǎn)。設計結構如圖3所示。
為了隔離大寄生電容，提高帶寬，本設計采用了圖4所示的RGC 結構作為輸入級。RGC 的輸入電阻為：
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