單片集成的可變增益可見光接收機方案
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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、開關電路、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(shù)據(jù)0傳輸時也會有微弱的電流輸出，所以設計時必須嚴格控制放大器的放大倍數(shù)于合理的范圍，既要滿足高電平的放大，也要避免低電平放大后達到開啟電壓。
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 工藝中用來實現(xiàn)源漏區(qū)的離子注入被用來形成DPD的陰陽極。制作方法為在N井內(nèi)制作P+叉指排列電極，并利用N+擴散引出N井電極，N井周圍被P+保護環(huán)包圍。P+叉指結構排列是為了增加耗盡區(qū)寬度且使耗盡區(qū)電場更加均勻，以利于更多的光生載流子做快速漂移運動。
根據(jù)實測，在一般室內(nèi)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，而在關閉光源的情況下有約0.1 μA的輸出。
1.3 開關電路
由于本次采用單片集成的設計，所以為了避免探測器長時間向放大電路輸入電流，故在探測器與放大電路間加入開關電路。開關電路設計如圖2所示，a、b端分別連接探測器和放大器，SEL 接高電位時開關電路導通，反之截止。
由于開關電路導通時即相當于短路，不會引入附加的電容、電阻，帶寬也遠高于放大電路主體，故不會對電路產(chǎn)生影響。
1.4 前置放大器
要把電流信號轉(zhuǎn)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(wěn)定，頻帶寬，以及不需要均衡電路等優(yōu)點。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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