一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，其特征在于：它包括一主電流回路，包括一正常偏置的光電二極管，該光電二極管陽(yáng)極接入一跨阻放大器的輸入端；以及一副電流回路，包括與跨阻放大器相同的一虛擬跨阻放大器、一個(gè)受控電流鏡和一個(gè)差放模塊；其中，所述跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的負(fù)輸入端，所述虛擬跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的正輸入端；該受控電流鏡其虛擬輸出端連接于該虛擬跨阻放大器的輸入端，其控制端連接于該差放模塊的差放輸出端，其鏡像電流端作為整個(gè)裝置的監(jiān)控電流輸出；本方案副電流回路可以使用低壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)光電流監(jiān)控作用，不受光電二極管本身偏置電壓的影響；良好兼容不同偏置光電二極管，節(jié)省了成本。
【專利說(shuō)明】一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于光纖通信領(lǐng)域、實(shí)現(xiàn)光電二極管平均光功率的監(jiān)控電路。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1和圖2所示，在光纖通信系統(tǒng)中，光脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)光電二極管(photodiode)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，再輸入到跨阻放大器20 (Trans-1mypedance Amplifier, TIA)放大并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再傳輸?shù)胶罄m(xù)電路進(jìn)行信號(hào)處理。光電二極管分為兩種，一種是PIN管，其特點(diǎn)是反向偏置電壓低，可直接由TIA芯片I提供反向偏置電壓，與跨阻放大器一起封裝在TO-CAN內(nèi)部，但不具有倍增效應(yīng)，因此接收靈敏度指標(biāo)較低；另一種是基于雪崩效應(yīng)的APD管(Avalanche Photo Diode, APD)，APD管的特點(diǎn)是反向偏置電壓高，并且無(wú)法由TIA芯片I提供反向偏置電壓，需要由另外的升壓芯片提供高壓偏置，設(shè)置于TO-CAN模塊2外，但具有倍增效應(yīng)，因此靈敏度指標(biāo)較高。
[0003]在光纖通信網(wǎng)絡(luò)管理中，需要監(jiān)控光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)中的光功率，包括發(fā)射及接收端。在接收端可通過(guò)監(jiān)控光電二極管的平均響應(yīng)光電流，來(lái)推算接收平均光功率。傳統(tǒng)做法在光電二極管D的電壓偏置端串接一個(gè)電流鏡10來(lái)鏡像監(jiān)控流過(guò)光電二極管的光電流，由于PIN管和Aro管兩種不同的偏置電壓需要，因此監(jiān)控電路也分為兩種實(shí)現(xiàn)方法。圖1所示為適應(yīng)PIN管的光電流監(jiān)視電路，圖2為適應(yīng)APD管的監(jiān)視電路。
[0004]圖1和圖2這兩種方法無(wú)法通用，因?yàn)殡娏麋R10串接在光電二極管D的陰極端，直接通過(guò)電流鏡10的鏡像功能監(jiān)控光電二極管D的光電流。在PIN型的光電二極管應(yīng)用中，監(jiān)控電路可以整合到TIA芯片I內(nèi)，但APD類型的光電二極管應(yīng)用中，由于特殊的高壓要求，無(wú)法集成到TIA芯片；同時(shí)在圖2所示針對(duì)APD管的應(yīng)用中，由于APD管偏置在高壓(一般為40-60V左右)，因此所需`的電流鏡10也是特殊的高壓器件，成本較高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)上述現(xiàn)有適用于PIN型和APD型光電二極管的監(jiān)控電路無(wú)法實(shí)現(xiàn)兼容、成本較高的缺陷，本實(shí)用新型提出一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，其技術(shù)方案如下:
[0006]一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，它包括:
[0007]—主電流回路，包括一正常偏置的光電二極管，該光電二極管陽(yáng)極接入一跨阻放大器的輸入端；以及
[0008]一副電流回路，包括一虛擬跨阻放大器、一個(gè)受控電流鏡和一個(gè)差放模塊；
[0009]其中，所述跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的負(fù)輸入端，所述虛擬跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的正輸入端；
[0010]該受控電流鏡其虛擬輸出端連接于該虛擬跨阻放大器的輸入端，其控制端連接于該差放模塊的差放輸出端，其鏡像電流端作為整個(gè)裝置的監(jiān)控電流輸出；
[0011]所述跨阻放大器和虛擬跨阻放大器其結(jié)構(gòu)、電氣參數(shù)和生成工藝保持一致；[0012]在差放模塊的控制下，該跨阻放大器和虛擬跨阻放大器的輸入共模電壓、輸入電
流均保持一致。
[0013]本方案的優(yōu)選者如下:
[0014]在較佳實(shí)施例中，所述跨阻放大器包括:M0S管MO，其柵極連接所述光電二極管的陽(yáng)極；其漏極連接電阻Rl和電阻RO的一端；其源極接地；電阻Rl的另一端接MO柵極；電阻RO另一端接Vdd ；
[0015]所述虛擬跨阻放大器包括:M0S管Ml，其漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；其源極接地；電阻R2的另一端接MO柵極；電阻R3另一端接Vdd ；
[0016]所述受控電流鏡包括:M0S管M2和M3，兩者柵極相連成為所述控制端；M2的漏極為所述虛擬輸出端，M3的漏極為所述鏡像電流端；M2和M3的源極接Vdd ；
[0017]所述差放模塊包括一誤差放大器，其引腳與該差放模塊的所述正輸入端、負(fù)輸入端和差放輸出端 對(duì)應(yīng)。
[0018]在另一類較佳實(shí)施例中，所述跨阻放大器包括:M0S管MO和M4，二者漏極源極同向相串聯(lián)，MO柵極連接所述光電二極管的陽(yáng)極；M4漏極連接電阻Rl和電阻RO的一端；M0源極接地；電阻Rl的另一端接MO柵極；電阻RO另一端接Vdd ；
[0019]所述虛擬跨阻放大器包括:M0S管Ml和M5，M5漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；Ml源極接地；電阻R2的另一端接MO柵極；電阻R3另一端接Vdd ；
[0020]其中MOS管M4和M5柵極相連成為一偏置設(shè)置端；
[0021]所述受控電流鏡包括:M0S管M2、M3和M6，其中M2和M3柵極相連再連接于M2漏極和M6源極；M6的柵極成為所述控制端；M6的漏極為所述虛擬輸出端,M3的漏極為所述鏡像電流端；M2和M3的源極接Vdd ；
[0022]所述差放模塊包括一誤差放大器，其引腳與該差放模塊的所述正輸入端、負(fù)輸入端和差放輸出端 對(duì)應(yīng)。
[0023]所述跨阻放大器和副電流回路集成于一同一芯片。
[0024]本方案帶來(lái)的有益效果有:
[0025]通過(guò)使用一個(gè)虛擬的跨阻放大器，以及結(jié)合用來(lái)模擬光電二極管的受控電流鏡，以副電流回路的形式映射了光電二極管的監(jiān)控電流，因而不受光電二極管本身偏置電壓的影響；實(shí)現(xiàn)了不同偏置光電二極管的良好兼容性。其優(yōu)勢(shì)在于，副電流回路可以使用低壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)光電流監(jiān)控作用，同時(shí)可以被集成在跨阻放大器IC芯片的產(chǎn)品中，構(gòu)成通用模塊，也避免了高壓器件的高昂成本。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0027]圖1是傳統(tǒng)適用于PIN型光電二極管D的監(jiān)控電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是傳統(tǒng)適用于APD型光電二極管D的監(jiān)控電流結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一的模塊示意圖；
[0030]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二的模塊示意圖；
[0031]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例三的模塊示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例一:
[0033]如圖3所示，本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在該結(jié)構(gòu)披露之后可以立刻獲得具體的實(shí)施方案。
[0034]本實(shí)施例一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，它總共具有兩個(gè)電流回路，分別是主電流回路和副電流回路；其中，主電流回路包括一正常偏置的光電二極管D，可以是Aro型也可以是PIN型；該光電二極管D陽(yáng)極接入一跨阻放大器20的輸入端21 ;其光電流輸出就直接進(jìn)入跨阻放大器20實(shí)現(xiàn)信號(hào)讀取。副電流回路包括一虛擬跨阻放大器30、一個(gè)受控電流鏡40和一個(gè)差放模塊50。
[0035]跨阻放大器20的輸入端還連接于差放模塊50的正輸入端，虛擬跨阻放大器30的輸入端連接于該差放模塊50的負(fù)輸入端；受控電流鏡40其虛擬輸出端41連接于虛擬跨阻放大器30的輸入端31，其控制端42連接于差放模塊50的差放輸出端，其鏡像電流端43作為整個(gè)裝置的監(jiān)控電流輸出；跨阻放大器20和虛擬跨阻放大器30其結(jié)構(gòu)、電氣參數(shù)和生成工藝保持一致，使二者的輸入輸出性能、溫度特性等均對(duì)稱。
[0036]在差放模塊50的控制下，跨阻放大器20和虛擬跨阻放大器30的輸入共模電壓、輸入電流均保持一致。
[0037]可見(jiàn)，本方案通過(guò)使用一個(gè)虛擬的跨阻放大器30，以及結(jié)合用來(lái)模擬光電二極管的受控電流鏡40，以副電流回路的形式映射了光電二極管D的監(jiān)控電流，同時(shí)該電流實(shí)現(xiàn)了與光電二極管D所在主電流回路的電壓分離，因而不受光電二極管D本身偏置電壓的影響；通過(guò)差放模塊50的反饋?zhàn)饔?，使得鏡像電流端43得到與光電二極管D同步變化的鏡像電流。本方案實(shí)現(xiàn)了不同偏置光電二極管D的良好兼容性。其優(yōu)勢(shì)在于，副電流回路可以使用低壓電路來(lái)實(shí)現(xiàn)光電流監(jiān)控作用，同時(shí)可以被集成在跨阻放大器IC芯片的產(chǎn)品中，構(gòu)成通用模塊。
[0038]實(shí)施例二:
[0039]如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例二的電路示意圖。
[0040]本實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一類似?？缱璺糯笃靼?M0S管MO，其柵極連接光電二極管D的陽(yáng)極，D已經(jīng)處于正常偏置的狀態(tài)；M0漏極連接電阻Rl和電阻RO的一端；其源極接地；電阻Rl的另一端接MO柵極；電阻RO另一端接Vdd ;虛擬跨阻放大器30包括:MOS管Ml，其漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；其源極接地；電阻R2的另一端接MO柵極；電阻R3另一端接Vdd ;受控電流鏡40包括:M0S管M2和M3，兩者柵極相連成為控制端42 ；M2的漏極為虛擬輸出端41，M3的漏極為鏡像電流端43 ；M2和M3的源極接Vdd ;差放模塊50包括一誤差放大器,其引腳與該差放模塊的正輸入端、負(fù)輸入端和差放輸出端 對(duì)應(yīng)。
[0041]可見(jiàn)，本方案采用十分簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了主、副電流回路，其跨阻放大器20和虛擬跨阻放大器30也容易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、工藝的對(duì)稱，故一致性較好，易于在實(shí)現(xiàn)在跨阻放大器集成芯片中。
[0042]實(shí)施例三:
[0043]如圖4所示，本實(shí)用新型實(shí)施例三的示意圖。本實(shí)施例基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一類似?？缱璺糯笃?0包括MOS管MO和M4，二者漏極源極同向相串聯(lián)，MO柵極連接光電二極管D的陽(yáng)極；M4漏極連接電阻Rl和電阻RO的一端；M0源極接地；電阻Rl的另一端接MO柵極；電阻RO另一端接Vdd ;虛擬跨阻放大器30包括:MOS管Ml和M5，M5漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；M1源極接地；電阻R2的另一端接MO柵極；電阻R3另一端接Vdd ;其中MOS管M4和M5柵極相連成為一偏置設(shè)置端，可便利實(shí)現(xiàn)偏置可調(diào)的功能。
[0044]受控電流鏡40包括:M0S管M2、M3和M6，其中M2和M3柵極相連再連接于M2漏極和M6源極；M6的柵極成為控制端42 ；M6的漏極為虛擬輸出端41，M3的漏極為鏡像電流端43 ；M2和M3的源極接Vdd ;差放模塊50與實(shí)施例二相同，包括一誤差放大器，其引腳與該差放模塊的正輸入端、負(fù)輸入端和差放輸出端 對(duì)應(yīng)。
[0045]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新型涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，其特征在于:它包括: 一主電流回路，包括一正常偏置的光電二極管，該光電二極管陽(yáng)極接入一跨阻放大器的輸入端；以及 一副電流回路，包括一虛擬跨阻放大器、一個(gè)受控電流鏡和一個(gè)差放模塊； 其中，所述跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的負(fù)輸入端，所述虛擬跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的正輸入端； 該受控電流鏡其虛擬輸出端連接于該虛擬跨阻放大器的輸入端，其控制端連接于該差放模塊的差放輸出端，其鏡像電流端作為整個(gè)裝置的監(jiān)控電流輸出； 所述跨阻放大器和虛擬跨阻放大器其結(jié)構(gòu)、電氣參數(shù)和生成工藝保持一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，其特征在于: 所述跨阻放大器包括=MOS管MO，其柵極連接所述光電二極管的陽(yáng)極；其漏極連接電阻Rl和電阻RO的一端；其源極接地；電阻Rl的另一端接MO柵極；電阻RO另一端接Vdd ；所述虛擬跨阻放大器包括:M0S管M1，其漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；其源極接地；電阻R2的另一端接MO柵極；電阻R3另一端接Vdd ； 所述受控電流鏡包括:M0S管M2和M3，兩者柵極相連成為所述控制端；M2的漏極為所述虛擬輸出端，M3的漏極為所述鏡像電流端；M2和M3的源極接Vdd ； 所述差放模塊包括一誤差放大器，其引腳與該差放模塊的所述正輸入端、負(fù)輸入端和差放輸出端 對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，其特征在于:所述跨阻放大器包括:M0S管MO和M4，二者漏極源極同向相串聯(lián)，MO柵極連接所述光電二極管的陽(yáng)極；M4漏極連接電阻Rl和電阻RO的一端；M0源極接地；電阻Rl的另一端接MO柵極；電阻RO另一端接Vdd ； 所述虛擬跨阻放大器包括:M0S管Ml和M5，M5漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；M1源極接地；電阻R2的另一端接MO柵極；電阻R3另一端接Vdd ； 其中MOS管M4和M5柵極相連成為一偏置設(shè)置端； 所述受控電流鏡包括:M0S管M2、M3和M6，其中M2和M3柵極相連再連接于M2漏極和M6源極；M6的柵極成為所述控制端；M6的漏極為所述虛擬輸出端，M3的漏極為所述鏡像電流端；M2和M3的源極接Vdd ； 所述差放模塊包括一誤差放大器，其引腳與該差放模塊的所述正輸入端、負(fù)輸入端和差放輸出端 對(duì)應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述一種兼容型平均光功率監(jiān)控電路，其特征在于:所述跨阻放大器和副電流回路集成于一同一芯片。
【文檔編號(hào)】H04B10/075GK203423692SQ201320452117
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】林少衡 申請(qǐng)人:廈門(mén)優(yōu)迅高速芯片有限公司