在pina端檢測平均光功率的電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及光通信領域，尤其設及一種檢測平均光功率的電路。
【背景技術】
[0002] 在現代的光纖通信應用中，需要對光纖傳輸的光脈沖功率進行實時監(jiān)控，W實現 對通信故障的智能診斷。實現對接收光功率的監(jiān)控，可W通過對光電二極管的光電流進行 監(jiān)控，進而倒推換算光功率大小。該個領域，對接收組件中光電二極管的光電流進行監(jiān)控具 有W下難點：
[0003] 首先，監(jiān)控光電流??；精確監(jiān)控到接收光功率通常需要靈敏度很高的電路。W1.25抓PS應用為例，該樣的傳輸率需要監(jiān)控到-30地mW下光功率，換算下來為光電流為 1yA級，要實現對yA級電流的精確監(jiān)控，是設計監(jiān)控電路的難點之一。
[0004] 其次，監(jiān)控光電流動態(tài)范圍寬；監(jiān)控電路需要監(jiān)控的光功率從-30地m至0地m左 右，變化達30地，對應光電流為1uA-lmA左右，變化達1000倍。確保在該么寬的范圍內都 能夠實現對光電流的精確監(jiān)控是設計監(jiān)控電路的難點之一，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)控損耗問題；光電二極管后級需要接入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)，該也是監(jiān)控電路設計的難點之一。
[0006] 為了實現對平均光功率的監(jiān)測，傳統(tǒng)技術如圖1所示，需要一個鏡像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。檢測精度取決于環(huán)路 增益Aw的絕對值大小，當7^很小時，gmggme值都會非常小，使得|AJ非常小，從而檢測精 度較低。50模塊即運放的輸入端直接接在20模塊的輸入端，會形成電容負載，從而增加20 模塊TIA信號通道的等效輸入噪聲，同時降低帶寬，從而使靈敏度劣化。 【實用新型內容】
[0007] 本實用新型所要解決的主要技術問題是提供在PINA端檢測平均光功率的電路， 功耗低，檢測精度高。
[000引為了解決上述的技術問題，本實用新型提供了在PINA端檢測平均光功率的電路， 包括；輸入端為柵極的跨阻前端放大電路和負反饋網絡；
[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轉化為電壓信號VWI 輸出，并且在PINK端產生電壓信號Vp"A;
[0010] 所述負反饋網絡包括第一運放10和第二運放II;所述電壓信號VauT輸入第二運放 II的負極輸入端；所述電壓信號VpiM輸入第一運放10的正極輸入端；所述第一運放10的 負極輸入端與第二運放II的正極輸入端之間連接第一電阻，其阻值與跨阻Rf相同。
[0011] 在一較佳實施例中；所述電壓信號VpiM和電壓信號V與第一運放10、第二運放 II之間分別設有第一RC濾波電路和第二RC濾波電路。
[0012] 在一較佳實施例中；所述第一運放10的輸出端與第一MOS管Ml的柵極連接，所述 第一M0S管Ml的源極與第一運放10的負極輸入端連接，漏極與電流輸出端M0N連接。
[0013] 在一較佳實施例中；所述第二運放II的輸出端與第二M0S管M0的柵極連接，所述 第一M0S管M0的源極接地。
[0014] 在一較佳實施例中；所述第一電阻和跨阻Rf的兩端分別與第SM0S管Mf、第四M0S 管Mf'并聯；第SM0S管Mf與第四M0S管Mf'擁有相同的寬長比。
[0015] 在一較佳實施例中；所述第一M0S管Ml、第二M0S管M0、第SM0S管Mf、第四M0S 管Mf'為NM0S管。
[0016] 在一較佳實施例中；所述第一運放10、第二運放II的功耗遠小于跨阻前端放大電 路的功耗。
[0017] 在一較佳實施例中；所述第一運放10、第二運放II的環(huán)路增益遠大于1。
[0018] 相較于現有技術，本實用新型的技術方案具備W下有益效果：
[0019] 1.本實用新型提供了在PINA端檢測平均光功率的電路，由于電路中的功耗除了 跨阻放大電路本身外，還來自第一運放10與第二運放II;而運放的功耗可W做得非常低， 遠遠小于TIA本身的功耗。因此，相較于傳統(tǒng)技術，大大降低了功耗。
[0020] 2.本實用新型提供了在PINA端檢測平均光功率的電路，兩個環(huán)路的增益IAw。！與 |AluI都很大，因此在小信號時檢測精度得到提高。
[002U 3.本實用新型提供了在PINA端檢測平均光功率的電路，采用了RC濾波來取Vwi 與VpiM的直流電平，因此有效的隔離了跨阻放大電路與檢測電路，不會對信號通道的跨阻 放大電路形成負載。
[002引 4.本實用新型提供了在PINA端檢測平均光功率的電路，在跨阻R濟第一電阻的 兩端分別并聯M0S管，保證VwT與VPIWA具有較小幅度的失真，保證檢測精度，提升檢測范圍。
【附圖說明】
[0023] 圖1為現有技術的電路圖；
[0024] 圖2為本實用新型實施例1中電路結構圖；
[0025] 圖3為本實用新型實施例2中電路結構圖。
【具體實施方式】
[0026] 下文結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。
[0027] 參考圖2,在PINA端檢測平均光功率的電路，包括：輸入端為柵極的跨阻前端放大 電路和負反饋網絡；
[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轉化為電壓信號VWI 輸出，并且在PINK端產生電壓信號Vp"A;
[0029] 所述負反饋網絡包括第一運放10和第二運放II;所述電壓信號VwT輸入第二運放 II的負極輸入端；所述電壓信號VpiM輸入第一運放10的正極輸入端；所述第一運放10的 負極輸入端與第二運放II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VpiM和電壓信號VauT與第一運放10、第二運放n之間分別設有第 一RC濾波電路和第二RC濾波電路。
[003U 所述第一運放10的輸出端與第一MOS管Ml的柵極連接，所述第一MOS管Ml的源 極與第一運放10的負極輸入端連接，漏極與電流輸出端M0N連接。
[0032] 所述第二運放II的輸出端與第二M0S管M0的柵極連接，所述第一M0S管M0的源 極接地。
[003引本實施例中；所述第一M0S管Ml、第二M0S管M0為NM0S管。所述第一運放10、第 二運放II的功耗遠小于跨阻前端放大電路的功耗。所述第一運放10、第二運放II的環(huán)路 增益遠大于1
[0034]上述電路的工作原理如下；輸入的電流為光電探測器PD的光生電流IpD，它是一個 隨機二位數字信號，設^為其平均值。后續(xù)的輸入端為柵極的跨阻放大電路把IpD轉為成 隨機電壓信號VoiT，并在PINA端產生一個電壓信號設^為VdUT平均值，^為VpiM平均值。
[0035] le用于給第二M0S管M0 -定的初始電流，保證其gm。足夠大。Rd,。是M0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將完全流經跨阻 Rf。因此可W得到：
[0037] Vp皿-V〇uT= I pD*Rf
[00測 Vp"A與VOUT通過RC濾波網絡可W得到巧品與巧之
[0039] 當V?與VWT的幅度失真較小時，與薦都處于VpiM與V中間位置，此時 可W得到：
[0040]
【主權項】
1. 在ΡΙΝΑ端檢測平均光功率的電路，其特征在于包括：輸入端為柵極的跨阻前端放大 電路和負反饋網絡； 輸入端為柵極的跨阻前端放大電路將PINK端輸入的電流Ipd轉化為電壓信號Vtm輸出， 并且在PINK端產生電壓信號Vpina; 所述負反饋網絡包括第一運放IO和第二運放Il ;所述電壓信號Vott輸入第二運放Il 的負極輸入端；所述電壓信號Vpina輸入第一運放IO的正極輸入端；所述第一運放IO的負 極輸入端與第二運放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。
2. 根據權利要求1所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述電壓信 號VpiM和電壓信號V QUT與第一運放10、第二運放Il之間分別設有第一 RC濾波電路和第二 RC濾波電路。
3. 根據權利要求2所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述第一運 放IO的輸出端與第一 MOS管Ml的柵極連接，所述第一 MOS管Ml的源極與第一運放IO的 負極輸入端連接，漏極與電流輸出端MON連接。
4. 根據權利要求3所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述第二運 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. 根據權利要求4所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述第一電 阻Rf'和跨阻Rf的兩端分別與第三MOS管Mf、第四MOS管Mf '并聯；第三MOS管Mf與第四 MOS管Mf'擁有相同的寬長比。
6. 根據權利要求5所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述第一 MOS管M1、第二MOS管M0、第三MOS管Mf、第四MOS管Mf '為NMOS管。
7. 根據權利要求1所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述第一運 放10、第二運放Il的功耗遠小于跨阻前端放大電路的功耗。
8. 根據權利要求1所述的在PINA端檢測平均光功率的電路，其特征在于：所述第一運 放10、第二運放Il的環(huán)路增益遠大于1。
【專利摘要】本實用新型提供了在PINA端檢測平均光功率的電路，包括：輸入端為柵極的跨阻前端放大電路和負反饋網絡；輸入端為柵極的跨阻前端放大電路將PINK端輸入的電流IPD轉化為電壓信號VOUT輸出，并且在PINK端產生電壓信號VPINA；所述負反饋網絡包括第一運放I0和第二運放I1；所述電壓信號VOUT輸入第二運放I1的負極輸入端；所述電壓信號VPINA輸入第一運放I0的正極輸入端；所述第一運放I0的負極輸入端與第二運放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。本實用新型提供在PINA端檢測平均光功率的電路，功耗低，檢測精度高。
【IPC分類】H04B10-075
【公開號】CN204559577
【申請?zhí)枴緾N201520205968
【發(fā)明人】陳偉
【申請人】廈門優(yōu)迅高速芯片有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月8日