单片集成的可变增益可见光接收机方案近年来，随着社会信息化程度不断提高，信息交换量呈爆炸性增长，而人们也不再局限于对无线局域网传输速率的追求，开头在应用领域以及平安性问题上进行更广泛的探究讨论可见光通信就是近几年进展火热的通信方式之一与目前使用的无线局域网相比，“可见光通信”系统具有平安性高的特点用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度由于不使用无线电波通信，对电磁信号敏感的医院、飞机等场所也可以自由使用该系统在设计工艺方面，以往多采纳砷化镓或者双极性硅工艺来实现，但它们有成本高、功耗大、集成度低的缺点近几年来，高成品率、低成本的CMOS工艺已被广泛应用于光通信系统芯片的设计中本文即采纳0.18 μm CMOS工艺实现了可见光接收机的单片集成 1 电路设计 1.1 电路的整体设计 如图1 所示，本次设计的光接收机由光探测器、开关电路、前置放大器、主放大器、滤波电容、反相器等部分构成由于自然光的影响，探测器在数据0传输时也会有微弱的电流输出，所以设计时必需严格掌握放大器的放大倍数于合理的范围，既要满意高电平的放大，也要避开低电平放大后达到开启电压。
1.2 光探测器 该设计的光探测器是利用N 井屏蔽衬底载流子的双光电二极管DPD 结构CMOS 工艺中用来实现源漏区的离子注入被用来形成DPD的阴阳极制作方法为在N井内制作P+叉指排列电极，并利用N+集中引出N井电极，N井四周被P+爱护环包围P+叉指结构排列是为了增加耗尽区宽度且使耗尽区电场更加匀称，以利于更多的光生载流子做快速漂移运动 依据实测，在一般室内照明下，由于探测器至光源距离不同，该探测器输出电流在1.5~3.5 μA 之间，而在关闭光源的状况下有约0.1 μA的输出 1.3 开关电路 由于本次采纳单片集成的设计，所以为了避开探测器长时间向放大电路输入电流，故在探测器与放大电路间加入开关电路开关电路设计如图2所示，a、b端分别连接探测器和放大器，SEL 接高电位时开关电路导通，反之截止 由于开关电路导通时即相当于短路，不会引入附加的电容、电阻，带宽也远高于放大电路主体，故不会对电路产生影响 1.4 前置放大器 要把电流信号转化成电压信号，一种有效的方案是采纳跨阻型前置放大器，跨阻放大器具有增益稳定，频带宽，以及不需要均衡电路等优点。
设计结构如图3所示 为了隔离大寄生电容，提高带宽，本设计采纳了图4所示的RGC 结构作为输入级RGC 的输入电阻为： 并且RGC 电路能供应一个虚地输入阻抗，因此对电容的隔离效果更好[5]. 跨阻放大器的跨阻则是连接在图3 中的LINE1 与LINE2之间，为了适应不同光强与不同距离时，探测器输出的不同，本次设计将跨阻设为1 kW,5 kW,10 kW,20 kW,50 kW,100 kW 等6个等级，以开关电路掌握通断，如图5 所示，以保证跨阻放大器在1~20 μA 的宽输入范围内皆可获得抱负的输出 1.5 主放大器 主放大器结构如图6所示，由四级差分电路及失调补偿回路构成在工艺过程中，可能消失CMOS 器件之间和电阻元器件间的不匹配等因素，使直流电压产生偏移，经放大单元逐级放大后，足以使其后的放大级和输出缓冲级达到截止或饱和，使整个限幅放大器不能正常工作，因此失调电压补偿非常重要 图7为设计采纳的基本差分单元 1.6 输出端 输出端由一个滤波电容和一个反相器组成滤波电容起到隔直通交的作用。
反向器如图8所示，只要经前面两级放大器放大后的电压达到MOS 管开启电压，即可输出较为抱负的1.8 V/0 V 方波，为外部电路供应抱负的数据流输入，同时也放宽了对前级放大电路的限制并且由于反相器的带宽远高于放大电路，故不会对电路整体产生影响 2 模拟仿真结果 如图9 所示为主放大器输出端与跨阻放大器输入端的幅频特性曲线由图可见电路的3 dB 带宽约为500 MHz,低频特性良好，低频截止频率约为100 kHz,正好适应目前可见光传输速率相对还较低的特点 图10给出了输入2 μA/0.15 μA方波时的眼图 3 结语 电路设计将光接收机整体集成于一片，有效地缩小了体积并减小了各模块级联时带入的误差仿真结果表明接收机有较宽范围的带宽，并能很好的适应可见光现阶段的低频传输 8Word版本。