谢 生，王续霏，毛旭瑞，周高磊，闫 冬

基于分集接收技术的可见光接收机前端电路

谢 生1，王续霏1，毛旭瑞2，周高磊3，闫 冬3

(1. 天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室，天津 300072；2. 中国科学院半导体研究所，北京 100083；3. 天津大学电气自动化与信息工程学院，天津 300072)

为了减弱噪声对可见光通信质量的影响，提高可见光通信系统的抗干扰性，基于台积电180nm CMOS工艺，提出了一种抗噪能力较强的可见光接收机前端电路．电路主要包括跨阻放大器、限幅放大器、直流偏移消除网络和输出缓冲级．输入端对信号进行两路接收，通过印制电路板绘制把外部两个光电二极管相连，对接收到的光电流信号进行等增益合并，合并信号作为输入信号提供给光接收机模拟放大电路，这种设计实现了分集接收技术，提高了光通信系统的信噪比．跨阻放大器采用调节型共源共栅结构，共源结构作为反馈环路，降低芯片的输入阻抗，共漏结构提高了跨阻放大器的带负载能力．限幅放大器采用改进Cherry Hooper型限幅放大器结构，引入反馈电阻降低级间等效电阻，扩展有效带宽，并通过增加负载电阻为支路提供偏置电流，有效提高了电路的输出范围．测试结果表明，在电源电压为1.8V、光电探测器等效电容为5pF时，光接收机的跨阻增益为88dBΩ，－3dB带宽为510MHz，在误码率小于3.8×10-3的条件下实现了600Mb/s的数据传输．芯片功耗为43.62mW，整体面积为624μm×823μm，当误码率为10-9时，基于分集接收的光接收机的灵敏度为－11.5dBm．对比实验表明，分集接收技术降低了可见光通信的误码率，提高了通信质量，因此基于分集接收技术的光接收机有望应用于室内可见光通信系统领域．