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专利号: 2021100106097
申请人: 湖北工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电子电路
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电流信号检测电路,其特征在于,包括:电流感应电阻、电流镜像电阻、第一均值探测器、第二均值探测器、第一稳压器、第二稳压器、第一PMOS管;

输入的电流信号连接所述电流感应电阻的左侧端口和所述第一均值探测器的左侧端口;所述电流感应电阻的右侧端口连接所述第二均值探测器的左侧端口;所述第一均值探测器的右侧端口连接所述第一稳压器的输入端;所述第二均值探测器的右侧端口连接所述第二稳压器的输入端;所述第一稳压器的输出端连接所述电流镜像电阻的左侧端口,所述第一稳压器的检测电压输出端连接所述第一PMOS管的栅极,所述第一PMOS管的源极连接电源VCC,所述第一PMOS管的漏极为检测电流输出端;所述第二稳压器的输出端连接所述电流镜像电阻的右侧端口;

所述第一均值探测器、所述第二均值探测器的结构相同,均包括:第一电阻、第一电容;

所述第一电阻的左侧端口连接输入信号,所述第一电阻的右侧端口为输出端,所述第一电阻的右侧端口与所述第一电容的一个端口相连,所述第一电容的另一个端口接地;

所述第一稳压器包括:第一差分转单端放大器、第二电阻、第二电容、第三电阻、第三电容、第四电阻、第四电容、第一NMOS管、第二PMOS管、第五电容;所述第一差分转单端放大器的同相输入端为信号输入端,所述第一差分转单端放大器的输出端连接所述第四电阻的左侧端口,所述第四电阻的右侧端口连接所述第四电容的一个端口和所述第一NMOS管的栅极;所述第四电容的另一个端口接地;所述第一NMOS管的源极为所述第一稳压器的输出端REG_OUTP,所述第一NMOS管的源极连接所述第二电阻的右侧端口和所述第二电容的一个端口;所述第二电容的另一个端口接地;所述第二电的左侧端口连接所述第三电阻的右侧端口和所述第五电容的一个端口;所述第五电容的另一个端口接地;所述第三电阻的左侧端口连接所述第一差分转单端放大器的反相输入端和所述第三电容的一个端口;所述第三电的另一个端口接地;所述第一NMOS管的漏极同时连接所述第二PMOS管的漏极和栅极;所述第二PMOS管的漏极和栅极短接并作为检测电压输出端VMON;所述第二PMOS管的源极连接电源VCC;

所述第二稳压器包括:第二差分转单端放大器、第五电阻、第六电容、第六电阻、第七电容、第七电阻、第八电容、第二NMOS管、第九电容;所述第二差分转单端放大器的反相输入端为信号输入端,所述第二差分转单端放大器的输出端连接所述第七电阻的左侧端口,所述第七电阻的右侧端口连接所述第八电容的一个端口和所述第二NMOS管的栅极;所述第八电容的另一个端口接地;所述第二NMOS管的漏极为所述第二稳压器的输出端REG_OUTN,所述第二NMOS管的漏极连接所述第五电阻的右侧端口和所述第六电容的一个端口;所述第六电容的另一个端口接地;所述第五电阻的左侧端口连接所述第六电阻的右侧端口和所述第九电容的一个端口;所述第九电容的另一个端口接地;所述第六电阻的左侧端口连接所述第二差分转单端放大器的同相输入端和所述第七电容的一个端口;所述第七电容的另一个端口接地;所述第二NMOS管的源极接地。

2.根据权利要求1所述的电流信号检测电路,其特征在于,所述电流镜像电阻用于以镜像形式输出流经所述电流感应电阻的电流;流经所述电流镜像电阻的电流表示为:IDET=IIN×(Rdet22/Rdet21);其中,Rdet21为电流感应电阻的电阻值,Rdet22为电流镜像电阻的电阻值,IIN为输入的电流信号的大小;IDET为电流镜像电阻检测到的电流信号的大小,记为镜像检测电流IDET。

3.根据权利要求2所述的电流信号检测电路,其特征在于,所述电流感应电阻用于感应输入的电流信号的大小,并以电阻两端的电压表现出来;所述电流感应电阻两端的电压分别记为左侧端口电压信号VRL、右侧端口电压信号VRR。

4.根据权利要求3所述的电流信号检测电路,其特征在于,所述第一均值探测器用于检测并输出所述左侧端口电压信号VRL的均值信号,记为左侧均值电压信号VRL_AVG;所述第二均值探测器用于检测并输出所述右侧端口电压信号VRR的均值信号,记为右侧均值电压信号VRR_AVG。

5.根据权利要求4所述的电流信号检测电路,其特征在于,所述第一稳压器用于将所述左侧均值电压信号VRL_AVG转换成电压源,并输出REG_OUTP电压信号;所述REG_OUTP电压信号的大小等于所述左侧均值电压信号VRL_AVG的大小,且其值不会随所述第一稳压器的输出端负载的变化而变化;

所述第一稳压器用于对所述镜像检测电流IDET提供输出镜像通道,并输出检测电压信号VMON;

所述第二稳压器用于将所述右侧均值电压信号VRR_AVG转换成电压源,并输出REG_OUTN电压信号;所述REG_OUTN电压信号的大小等于所述右侧均值电压信号VRR_AVG的大小,且其值不会随所述第二稳压器的输出端负载的变化而变化;

所述第一PMOS管用于将所述镜像检测电流IDET进行镜像,并输出检测电流信号IMON_OUT,所述检测电流信号IMON_OUT的大小等于所述镜像检测电流IDET的大小。

6.一种TIA电路,其特征在于,包括:TIA模块、如权利要求1‑5中任一项所述的电流信号检测电路;

所述电流信号检测电路用于实时检测输入的电流信号IIN的大小,并输出检测电流信号IMON_OUT;

所述TIA模块用于先将输入的电流信号IIN转换成单端电压信号,再将所述单端电压信号转换成差分电压信号,并将所述差分电压信号放大并以差分端口形式输出;所述TIA模块用于根据所述检测电流信号IMON_OUT调整跨阻增益。

7.一种光信号接收前端,其特征在于,包括:光电探测器、TIA模块、如权利要求1‑5中任一项所述的电流信号检测电路;

所述光电探测器用于将输入的光信号转换成输入的电流信号IIN;

所述电流信号检测电路用于实时检测输入的电流信号IIN的大小,并输出检测电流信号IMON_OUT;

所述TIA模块用于先将输入的电流信号IIN转换成单端电压信号,再将所述单端电压信号转换成差分电压信号,并将所述差分电压信号放大并以差分端口形式输出;所述TIA模块用于根据所述检测电流信号IMON_OUT调整跨阻增益。