一種在pina端檢測(cè)平均光功率的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測(cè)平均光功率的電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代的光纖通信應(yīng)用中，需要對(duì)光纖傳輸?shù)墓饷}沖功率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn) 對(duì)通信故障的智能診斷。實(shí)現(xiàn)對(duì)接收光功率的監(jiān)控，可以通過對(duì)光電二極管的光電流進(jìn)行 監(jiān)控，進(jìn)而倒推換算光功率大小。這個(gè)領(lǐng)域，對(duì)接收組件中光電二極管的光電流進(jìn)行監(jiān)控具 有以下難點(diǎn)：
[0003] 首先，監(jiān)控光電流?。壕_監(jiān)控到接收光功率通常需要靈敏度很高的電路。以I. 25Gbps應(yīng)用為例，這樣的傳輸率需要監(jiān)控到-30dBm以下光功率，換算下來(lái)為光電流為 IyA級(jí)，要實(shí)現(xiàn)對(duì)yA級(jí)電流的精確監(jiān)控，是設(shè)計(jì)監(jiān)控電路的難點(diǎn)之一。
[0004] 其次，監(jiān)控光電流動(dòng)態(tài)范圍寬：監(jiān)控電路需要監(jiān)控的光功率從_30dBm至OdBm左 右，變化達(dá)30dB，對(duì)應(yīng)光電流為IyA-ImA左右，變化達(dá)1000倍。確保在這么寬的范圍內(nèi)都 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光電流的精確監(jiān)控是設(shè)計(jì)監(jiān)控電路的難點(diǎn)之一，用通常的電流鏡或者電阻取樣 的方式往往做不到如此寬的范圍。
[0005] 再者，監(jiān)控?fù)p耗問題：光電二極管后級(jí)需要接入TIA(跨阻放大器）由于TIA是高 速、低噪聲的電路，因此引入的光電流監(jiān)控裝置不能影響到TIA的帶寬、低噪聲特性，必須 有足夠好的隔離狀態(tài)，這也是監(jiān)控電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)平均光功率的監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)技術(shù)如圖1所示，需要一個(gè)鏡像TIA，其消耗 電流與TIA-模一樣，而TIA為了提高速度，減小噪聲功耗通常較大。檢測(cè)精度取決于環(huán)路 增益Auj的絕對(duì)值大小，當(dāng)&很小時(shí)，gm5gm6值都會(huì)非常小，使得IAuJ非常小，從而檢測(cè)精 度較低。50模塊即運(yùn)放的輸入端直接接在20模塊的輸入端，會(huì)形成電容負(fù)載，從而增加20 模塊TIA信號(hào)通道的等效輸入噪聲，同時(shí)降低帶寬，從而使靈敏度劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問題是提供一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路， 功耗低，檢測(cè)精度高。
[0008] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路， 包括：輸入端為柵極的跨阻前端放大電路和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；
[0009] 輸入端為柵極的跨阻前端放大電路將PINK端輸入的電流Ipd轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)VQUT 輸出，并且在PINK端產(chǎn)生電壓信號(hào)Vpina;
[0010] 所述負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一運(yùn)放IO和第二運(yùn)放Il;所述電壓信號(hào)^_輸入第二運(yùn)放 Il的負(fù)極輸入端；所述電壓信號(hào)Vpina輸入第一運(yùn)放IO的正極輸入端；所述第一運(yùn)放IO的 負(fù)極輸入端與第二運(yùn)放Il的正極輸入端之間連接第一電阻，其阻值與跨阻Rf相同。
[0011] 在一較佳實(shí)施例中：所述電壓信號(hào)Vpina和電壓信號(hào)Votjt與第一運(yùn)放10、第二運(yùn)放 Il之間分別設(shè)有第一RC濾波電路和第二RC濾波電路。
[0012] 在一較佳實(shí)施例中：所述第一運(yùn)放IO的輸出端與第一MOS管Ml的柵極連接，所述 第一MOS管Ml的源極與第一運(yùn)放IO的負(fù)極輸入端連接，漏極與電流輸出端MON連接。
[0013] 在一較佳實(shí)施例中：所述第二運(yùn)放Il的輸出端與第二MOS管MO的柵極連接，所述 第一MOS管MO的源極接地。
[0014] 在一較佳實(shí)施例中：所述第一電阻和跨阻Rf的兩端分別與第三MOS管Mf、第四MOS 管Mf'并聯(lián)；第三MOS管Mf與第四MOS管Mf'擁有相同的寬長(zhǎng)比。
[0015] 在一較佳實(shí)施例中：所述第一MOS管Ml、第二MOS管M0、第三MOS管Mf、第四MOS 管Mf'為NMOS管。
[0016] 在一較佳實(shí)施例中：所述第一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il的功耗遠(yuǎn)小于跨阻前端放大電 路的功耗。
[0017] 在一較佳實(shí)施例中：所述第一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il的環(huán)路增益遠(yuǎn)大于1。
[0018] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案具備以下有益效果：
[0019] 1.本發(fā)明提供了一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，由于電路中的功耗除了 跨阻放大電路本身外，還來(lái)自第一運(yùn)放IO與第二運(yùn)放Il;而運(yùn)放的功耗可以做得非常低， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于TIA本身的功耗。因此，相較于傳統(tǒng)技術(shù)，大大降低了功耗。
[0020] 2.本發(fā)明提供了一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，兩個(gè)環(huán)路的增益IAuJ與 IAmI都很大，因此在小信號(hào)時(shí)檢測(cè)精度得到提高。
[0021] 3.本發(fā)明提供了一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，采用了RC濾波來(lái)取Vqut 與Vpina的直流電平，因此有效的隔離了跨阻放大電路與檢測(cè)電路，不會(huì)對(duì)信號(hào)通道的跨阻 放大電路形成負(fù)載。
[0022] 4.本發(fā)明提供了一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，在跨阻Rf和第一電阻的 兩端分別并聯(lián)MOS管，保證Vott與VPINA具有較小幅度的失真，保證檢測(cè)精度，提升檢測(cè)范圍。
【附圖說明】
[0023] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電路圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中電路結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例2中電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下文結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0027] 參考圖2, 一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，包括：輸入端為柵極的跨阻前端 放大電路和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；
[0028] 輸入端為柵極的跨阻前端放大電路將PINK端輸入的電流Ipd轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)VQUT 輸出，并且在PINK端產(chǎn)生電壓信號(hào)Vpina;
[0029] 所述負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一運(yùn)放IO和第二運(yùn)放Il;所述電壓信號(hào)Vqut輸入第二運(yùn)放 Il的負(fù)極輸入端；所述電壓信號(hào)Vpina輸入第一運(yùn)放IO的正極輸入端；所述第一運(yùn)放IO的 負(fù)極輸入端與第二運(yùn)放Il的正極輸入端之間連接第一電阻Rf'，其阻值與跨阻Rf相同。
[0030] 所述電壓信號(hào)Vpina和電壓信號(hào)VOTT與第一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il之間分別設(shè)有第 一RC濾波電路和第二RC濾波電路。
[0031] 所述第一運(yùn)放IO的輸出端與第一MOS管Ml的柵極連接，所述第一MOS管Ml的源 極與第一運(yùn)放IO的負(fù)極輸入端連接，漏極與電流輸出端MON連接。
[0032] 所述第二運(yùn)放Il的輸出端與第二MOS管MO的柵極連接，所述第一MOS管MO的源 極接地。
[0033] 本實(shí)施例中：所述第一MOS管Ml、第二MOS管MO為NMOS管。所述第一運(yùn)放10、第 二運(yùn)放Il的功耗遠(yuǎn)小于跨阻前端放大電路的功耗。所述第一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il的環(huán)路 增益遠(yuǎn)大于1
[0034] 上述電路的工作原理如下：輸入的電流為光電探測(cè)器ro的光生電流iPD，它是一 個(gè)隨機(jī)二位數(shù)字信號(hào)，設(shè)^為其平均值。后續(xù)的輸入端為柵極的跨阻放大電路把Ipd轉(zhuǎn)為 成隨機(jī)電壓信號(hào)Votjt，并在PINA端產(chǎn)生一個(gè)電壓信號(hào)Vpina。設(shè)Foot為￥(^平均值，F(xiàn)pm為Vpina平均值。
[0035] Ib用于給第二MOS管MO-定的初始電流，保證其gm^足夠大。Rds(l是MO的寄生源 漏電阻。
[0036] 由于跨阻放大電路采用輸入端為柵極的跨阻放大電路，因此，Ipd將完全流經(jīng)跨阻 Rf。因此可以得到：
[0037] Vpina -Vout -IPD*Rf
[0038] Vpina與VQUT通過RC濾波網(wǎng)絡(luò)可以得到^與^
[0039] 當(dāng)Vpina與Vott的幅度失真較小時(shí)，^；與^：都處于Vpina與Vott中間位置，此時(shí)可 以得到：
[0040] V^4-V^r^*Rf
[0041] 設(shè)第一運(yùn)放10與第二運(yùn)放Il的增益分別為AI(I，An，10與Il所在負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)環(huán) 路增益分別為Auw與A^可以得到：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于包括：輸入端為柵極的跨阻前端 放大電路和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)； 輸入端為柵極的跨阻前端放大電路將PINK端輸入的電流Ipd轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)Vtm輸出， 并且在PINK端產(chǎn)生電壓信號(hào)Vpina; 所述負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一運(yùn)放IO和第二運(yùn)放Il ;所述電壓信號(hào)Vott輸入第二運(yùn)放Il 的負(fù)極輸入端；所述電壓信號(hào)Vpina輸入第一運(yùn)放IO的正極輸入端；所述第一運(yùn)放IO的負(fù) 極輸入端與第二運(yùn)放Il的正極輸入端之間連接第一電阻R f'，其阻值與跨阻Rf相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述電 壓信號(hào)Vpina和電壓信號(hào)V QUT與第一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il之間分別設(shè)有第一 RC濾波電路和 第二RC濾波電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述第 一運(yùn)放IO的輸出端與第一 MOS管Ml的柵極連接，所述第一 MOS管Ml的源極與第一運(yùn)放IO 的負(fù)極輸入端連接，漏極與電流輸出端MON連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述第 二運(yùn)放Il的輸出端與第二MOS管MO的柵極連接，所述第一 MOS管MO的源極接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述第 一電阻Rf'和跨阻R f的兩端分別與第三MOS管Mf、第四MOS管Mf '并聯(lián)；第三MOS管Mf?與 第四MOS管Mf '擁有相同的寬長(zhǎng)比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述第 一 MOS管Ml、第二MOS管MO、第三MOS管Mf、第四MOS管Mf '為NMOS管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述第 一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il的功耗遠(yuǎn)小于跨阻前端放大電路的功耗。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，其特征在于：所述第 一運(yùn)放10、第二運(yùn)放Il的環(huán)路增益遠(yuǎn)大于1。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，包括：輸入端為柵極的跨阻前端放大電路和負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)；輸入端為柵極的跨阻前端放大電路將PINK端輸入的電流IPD轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)VOUT輸出，并且在PINK端產(chǎn)生電壓信號(hào)VPINA；所述負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)包括第一運(yùn)放I0和第二運(yùn)放I1；所述電壓信號(hào)VOUT輸入第二運(yùn)放I1的負(fù)極輸入端；所述電壓信號(hào)VPINA輸入第一運(yùn)放I0的正極輸入端；所述第一運(yùn)放I0的負(fù)極輸入端與第二運(yùn)放I1的正極輸入端之間連接第一電阻Rf'，其阻值與跨阻Rf相同。本發(fā)明提供一種在PINA端檢測(cè)平均光功率的電路，功耗低，檢測(cè)精度高。
【IPC分類】H04B10-075
【公開號(hào)】CN104852763
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510162827
【發(fā)明人】陳偉
【申請(qǐng)人】廈門優(yōu)迅高速芯片有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日