一种基于可变增益放大器的补偿电路及其设计方法

本发明涉及了光通信芯片设计，具体涉及了一种基于可变增益放大器的补偿电路及其设计方法。

背景技术：

1、当前光通信领域中，数据传输的速率不断提升，光载波通信技术凭着巨大容量在通信领域中广泛应用。在光通信系统中，相干光通信凭借其高灵敏度、信道容量大、调制方式多等优势收到广泛关注，但其对于接收机的线性度也提出了更高的要求。对于可进行自动增益调节的接收机，如何维持在各增益下大摆幅的线性度是一个非常现实的问题。在线性度优化技术方面，虽然有源极反馈电阻等手段，但对于高速电路而言过高的源级反馈电阻会引起增益下降并会与寄生电容产生零点，影响系统频响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供了一种基于可变增益放大器的补偿电路及其设计方法，能够对于低增益大摆幅的信号进行非线性的补偿，且并不影响高增益下的主通路性能。

2、本发明的目的是由以下技术方案实现的：

3、一种基于可变增益放大器的补偿电路，包括吉尔伯特单元，所述吉尔伯特单元包括第一驱动管、第二驱动管以及并联的主通路和非主通路，主通路与非主通路并联后的一端连接到第一驱动管，另一端连接到第二驱动管，第一驱动管、第二驱动管的输出端分别用于接地，低增益模式下，通过非主通路中的负载上的压降使主通路与非主通路进行电流分配，产生反向非线性，实现非线性补偿。

4、作为本发明的进一步改进，主通路包括第三晶体管、第四六晶体管分压回路以及主通路负载，第三晶体管的基极、第四六晶体管的基极均连接到第一电源增益控制端正极vcp，第三晶体管的集电极通过串接的分压回路主通路负载第一分压电阻和第二分压电阻连接到第四六晶体管的集电极，发射极连接到第一驱动管的集电极；第四六晶体管的发射极连接到第二第一驱动管的集电极。

5、作为本发明的进一步改进，所述分压回路包括依次串接的第一分压电阻和第二分压电阻。

6、作为本发明的进一步改进，分压回路两端并设有主通路负载，主通路负载包括依次串联的第一电阻、第一电感、第二电阻。

7、作为本发明的进一步改进，该主通路还包括第一电路，所述第一电路包括第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管，所述第七晶体管的基极用于通过第二电感连接到主通路负载的输入端，集电极用于连接到供电电源vcc，发射极连接到第九晶体管的集电极；所述第八晶体管的基极用于通过第三电感连接到主通路负载的输出端，集电极用于连接到用于连接到供电电源vcc，发射极连接到第十晶体管的集电极；所述第九晶体管的基极连接到第八晶体管的发射极，发射极用于通过恒流源接地；第十晶体管的基极连接到第七晶体管的发射极，发射极用于通过恒流源接地。

8、作为本发明的进一步改进，非主通路电路包括第四晶体管和第五晶体管，第四晶体管、第五晶体管的基极分别连接到增益控制端负极vcn处，第四晶体管发射极连接到第一驱动管的集电极，集电极通过非主通路负载连接到第五晶体管的集电极；第五晶体管的发射极连接到第二驱动管的集电极。

9、作为本发明的进一步改进，非主通路负载包括依次串接的第三电阻和第四电阻。

10、作为本发明的进一步改进，该补偿电路还包括共模反馈电路，所述共模反馈电路包括共模反馈放大器和开关装置，所述共模反馈放大器的同相输入端用于连接到吉尔伯特单元的共模点，反向输入端用于连接到共模参考电压vref，输出端连接到开关装置的栅极，开关装置的源极连接到供电电源vcc，漏极连接到主通道的输入端，所述共模点位于主通道中的第一分压电阻和第二分压电阻之间的回路上。

11、作为本发明的进一步改进，所述吉尔伯特单元采用单边结构。

12、本发明的一种基于可变增益放大器的补偿电路设计方法，包括以下步骤：

13、根据低增益下最大输出摆幅以及负载电阻确定可变增益放大器处于低增益下的电流分配比例；

14、根据共模反馈参考电压vref确定吉尔伯特单元在低增益模式下的电源电压；

15、根据电流分配的非线性程度确定吉尔伯特单中的非主通路的负载电阻大小，所述吉尔伯特单元包括第一驱动管、第二驱动管以及并联的主通路和非主通路，主通路与非主通路并联后的一端连接到第一驱动管，另一端连接到第二驱动管，第一驱动管、第二驱动管的输出端分别用于接地，低增益情况下，通过非主通路中的负载上的压降使主通路与非主通路进行电流分配，产生反向非线性，实现非线性补偿。

16、本发明的有益效果在于：本发明的基于可变增益放大器的补偿电路，基于吉尔伯特单元得到，该基于吉尔伯特单元包括主通路和非主通路，能够在低增益情况下，通过非主通路中的负载上的压降使主通路与非主通路进行电流分配，产生反向非线性，实现非线性补偿，该电路不影响主通路的小信号性能，通过吉尔伯特单元电流分配的非线性进行补偿，一方面做到了对于低增益大摆幅信号针对性的非线性补偿，另一方面提高了系统灵活性。

技术特征：

1.一种基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，包括吉尔伯特单元，所述吉尔伯特单元包括第一驱动管、第二驱动管以及并联的主通路和非主通路，主通路与非主通路并联后的一端连接到第一驱动管，另一端连接到第二驱动管，第一驱动管、第二驱动管的输出端分别用于接地，低增益情况下，通过非主通路中的负载上的压降使主通路与非主通路进行电流分配，产生反向非线性，实现非线性补偿。

2.根据权利要求1所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，主通路包括第三晶体管、第六晶体管分压回路，第三晶体管的基极、第六晶体管的基极均连接到增益控制端正极vcp，第三晶体管的集电极通过串接的分压回路连接到第六晶体管的集电极，发射极连接到第一驱动管的集电极；第六晶体管的发射极连接到第一驱动管的集电极。

3.根据权利要求2所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，所述分压回路包括依次串接的第一分压电阻和第二分压电阻。

4.根据权利要求2或3所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，分压回路两端并设有主通路负载，主通路负载包括依次串联的第一电阻、第一电感、第二电阻。

5.根据权利要求4所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，该主通路还包括第一电路，所述第一电路包括第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管，所述第七晶体管的基极用于通过第二电感连接到主通路负载的输入端，集电极用于连接到供电电源vcc，发射极连接到第九晶体管的集电极；所述第八晶体管的基极用于通过第三电感连接到主通路负载的输出端，集电极用于连接到用于连接到供电电源vcc，发射极连接到第十晶体管的集电极；所述第九晶体管的基极连接到第八晶体管的发射极，发射极用于通过恒流源接地；第十晶体管的基极连接到第七晶体管的发射极，发射极用于通过恒流源接地。

6.根据权利要求1所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，非主通路电路包括第四晶体管和第五晶体管，第四晶体管、第五晶体管的基极分别连接到增益控制端负极vcn处，第四晶体管发射极连接到第一驱动管的集电极，集电极通过非主通路负载连接到第五晶体管的集电极；第五晶体管的发射极连接到第二驱动管的集电极。

7.根据权利要求6所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，非主通路负载包括依次串接的第三电阻和第四电阻。

8.根据权利要求5所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，该补偿电路还包括共模反馈电路，所述共模反馈电路包括共模反馈放大器和开关装置，所述共模反馈放大器的同相输入端用于连接到吉尔伯特单元的共模点，反向输入端用于连接到共模参考电压vref，输出端连接到开关装置的栅极，开关装置的源极连接到供电电源vcc，漏极连接到主通道的输入端，所述共模点位于主通道中的第一分压电阻和第二分压电阻之间的回路上。

9.根据权利要求1所述的基于可变增益放大器的补偿电路，其特征在于，所述吉尔伯特单元采用单边结构。

10.一种基于可变增益放大器的补偿电路设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及了光通信芯片设计技术领域，具体涉及了一种基于可变增益放大器的补偿电路及其设计方法。包括吉尔伯特单元，吉尔伯特单元包括第一驱动管、第二驱动管以及并联的主通路和非主通路，主通路与非主通路并联后的一端连接到第一驱动管，另一端连接到第二驱动管，第一驱动管、第二驱动管的输出端分别用于接地，低增益情况下，通过非主通路中的负载上的压降使主通路与非主通路进行电流分配，产生反向非线性，实现非线性补偿。本电路能够，不影响主通路的小信号性能，实现非线性补偿。技术研发人员：李丹,马帅哲,刘禧受保护的技术使用者：西安交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23