[发明专利]一种用于可见光通信发射机的LED驱动专用集成电路

说明书

本发明公开一种用于可见光通信发射机的LED驱动专用集成电路，采用三级预加重电路，用于提高由于LED频率响应较低而造成的VLC系统过窄的调制带宽；采用源极跟随器驱动交流耦合的GaNFET电路，可驱动大功率LED，用于给LED提供合适的工作电流，使其处于工作区；整流电路采用GaNFET与超快恢复二极管并联的方式，用于提高数据传输速度以及LED驱动电路的效率。本发明使用多级模拟预加重技术提升LED较低的调制带宽，整体采用标准的CMOS工艺实现，有集成度高、成本低、易于大规模生产等优点，并且采用GaNFET所构成的驱动电路以及整流电路，有功率高，速度快，效率高等优点，使可见光通信系统向实用化迈出重要一步。

技术领域

本发明属于可见光通信(Visible Light Communication,VLC)技术领域，涉及一种采用CMOS工艺实现的LED驱动集成电路。

背景技术

近年来，随着电子科技的高速发展，智能设备的用户总数和普及率逐年大幅度增加，随之增长的是人们对高速宽带多媒体通信的需求。可见光通信(Visible LightCommunication，简称VLC)，作为一种无线通信领域新兴的技术，是在白光LED技术的基础上发展起来的。和传统的照明光源相比，白光LED是一种杰出的绿色照明光源，它的亮度高、尺寸小、功耗低、驱动容易、使用寿命长、绿色环保，特别是响应灵敏度很高，拥有良好的调制特性，因此可以用来进行数据通信。

室内可见光通信与目前常见的射频无线通信相比，具有速度快、耗能低、安全性高、保密性好以及置备成本较低等优点，以及作为一项新兴技术，将照明与通信领域结合在一起，所以VLC技术具备广阔的发展前景，引起了研究者们的广泛关注以及深入研究。可见光通信系统的研究在近两年兴起，但由于LED调制带宽低的原因而极大限制了系统的传输速率，并且严重制约着可见光通信的发展。为解决这一问题，预加重技术逐渐引起人们的注意。此外，设计用于可见光通信LED驱动的专用集成电路处于创新研发阶段，这方面鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于可见光通信发射机的LED驱动专用集成电路，通过新的系统拓扑结构，使用多级模拟预加重技术提升LED较低的调制带宽。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种用于可见光通信发射机的LED驱动专用集成电路，由三级预加重电路、LED驱动电路和整流电路组成，其中：

三级预加重电路，用于提高由于LED频率响应较低而造成的VLC系统过窄的调制带宽；第四级采用源级跟随器提高带负载能力，包括供电电源VDD、MOS管M1、MOS管M2、MOS管M3、MOS管M4、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9，其中供电电源VDD分别与电阻R1、电阻R3、电阻R5、电阻R7和MOS管M4的漏极相连；电容C1、电容C2、电容C3、电阻R2、电阻R4、电阻R6、电阻R8、电阻R9与接地GND相连；MOS管M4的源极分别与电阻R9和LED驱动电路的电容C4相连；电阻R1和电阻R2分别与MOS管M1的栅极相连，MOS管M1的漏极分别与电阻R3、MOS管M2的栅极相连，电阻R4和电容C1组成并联RC结构与MOS管M1的源极相连；MOS管M2的漏极分别与电阻R5、MOS管M3的栅极相连，电阻R6和电容C2组成并联RC结构并与MOS管M2的源极相连；MOS管M3的漏极分别与电阻R7、MOS管M4的栅极相连，电阻R8和电容C3组成并联RC结构并与MOS管M3的源极相连。

在三级预加重电路中，以第一级为例，以此类推三级，R1与R2组成M1管的偏置电路，与其栅极相连，为MOS提供合适的静态工作点，R3作为负载与M1管的漏极相连，R4与C1的并联RC结构作为源极负反馈与M1的源极相连，起到预加重的作用，提高信号的高频分量，从而提高LED的调制带宽。供电电源VDD为高电频供电电源。电路信号自信号输入端Vin进入三级预加重电路中，信号输入端Vin与电阻R1、电阻R2和MOS管M1的栅极相连。