专利名称：具温度补偿的反相非线性放大器电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种放大器电路，特别是涉及一种具温度补偿的反相 非线性放大器电路。
背景技术：
采取光纤到户(FTTH, Fiber to the home)服务形式的有线电视广播 系统中，用户端须使用光接收器来耦接光纤信号线，将光信号转换为电信 号，并经由射频功率放大器电路放大信号输出。
经由光纤网络传输到用户端的光信号功率会有强弱变化，因此光接收 器内部设有自动增益控制机制，来维持输出信号强度保持稳定。于一现有 技术，采用反相非线性放大器电路根据光信号强度，控制衰减器对经由射 频功率放大器电路放大输出的信号作衰减。当光信号功率较大时，反相非 线性放大器电路的输出信号较小，使得增益衰减量增大，衰减器以较大比 例衰减射频功率放大器输出信号的振幅。反之，当光信号功率较小时，反 相非线性放大器电路的输出信号较大，使得增益衰减量减小，衰减器以较 小比例衰减射频功率放大器输出信号的振幅。
反相非线性放大器电路是利用二极管或晶体管等半导体元件，配合放 大器共同达成非线性放大的机能。由于半导体元件对温度相当敏感，其特 性会随温度变化而急剧改变，造成反相非线性放大器电路的转换特性也因 温度变化而产生严重的偏移(Offset),进而导致光接收器的自动增益控制 无法达到预期维持输出信号稳定的功能。
由此可见，上述现有的反相非线性放大器电路在结构与使用上，显然仍 存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相 关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被 发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相 关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的具温度补偿的反相非 线性放大器电路，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运 用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的具温度补偿的反相非线性放 大器电路，能够改进一般现有的反相非线性放大器电路，使其更具有实用
性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确 具实用i"介值的本实用新型。
陷，
发明内容
本实用新型的目的在于，克服现有的反相非线性放大器电路存在的缺 而提供一种新型的具温度补偿的反相非线性放大器电路，所要解决的
移，非常适于实用。
本实用新型的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现 的。为达到上述目的，依据本实用新型的具温度补偿的反相非线性放大器 电路，适用于耦接于一传输路径，对该传输路径所传输的一信号作反相非
线性放大处理，该反相非线性放大器电路包括 一放大器，包括一反相输入 端、 一非反相输入端及一输出端，其中该反相输入端耦接于该传输路径；一 参考电阻，耦接于该放大器的该反相输入端与该输出端之间； 一非线性元件 电路，包括一第一晶体管及一参考电压源，该第一晶体管的射极端耦接于 该参考电压源，该第 一 晶体管的基极端与集极端共同耦接于该传输路径；及 一零位调整电路，包括一第二晶体管及一分压电路，该分压电路具有一偏 压端、 一高电位端及一j氐电位端，其中该高电位端耦"l妾于一电源端，该偏 压端耦接于该放大器的该非反相输入端，该低电位端耦接于该第二晶体管 的集极端，该第二晶体管的基极端与射极端共同耦接于 一接地端。
前述的反相非线性放大器电路，其中该第一晶体管与该第二晶体管为 同一规格的NPN型晶体管。
前述的反相非线性放大器电路，其中该分压电路包括二电阻及一可变 电阻，该可变电阻的 一端为该偏压端，耦接于该;改大器的该非反相输入端， 该二电阻分别耦接于该可变电阻的另两端，并分别与该电源端及该第二晶 体管的集极端耦接。
前述的反相非线性放大器电路，其中该参考电压源为一电压随耦器。
前述的反相非线性放大器电路，其中该电压随耦器包括另一放大器，该 另一放大器具有一反相输入端、 一非反相输入端及一输出端，该另一放大 器的该非反相输入端耦接于该电源端，该反相输入端耦接于该输出端，从而 共同耦接于该第 一晶体管的射极端。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技 术方案，本实用新型具温度补偿的反相非线性放大器电路至少具有下列优 点及有益效果
体管于;位调整电i，来补偿非线性元件电路的i体管的温度效应，可大
幅降低反相非线性放大器电路的转换特性的温度偏移。
综上所述，本实用新型的具温度补偿的反相非线性放大器电路，包括 一放大器、 一参考电阻、 一非线性元件电路及一零位调整电路。其中，参 考电阻耦接于放大器的反相输入端与输出端之间；非线性元件电路具有一 第一晶体管，其射极端耦接于一参考电压源，而基极端与集极端共同耦接
于一传输路径，进而共同输入信号至放大器的反相输入端；零位调整电路
具有一第二晶体管及一分压电路，分压电路的高电位端耦接于电源端，偏压 端耦接于放大器的非反相输入端，低电位端耦接于第二晶体管的集极端，第 二晶体管的基极端与射极端则共同接地。该具温度补偿的反相非线性放大
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为能更清楚了解本实用新 型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的 上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配
合附图，详细iJL明如下。
图1为一典型的光接收器的系统架构示意图2为本实用新型所揭示的具温度补偿的反相非线性放大器电路示意
图3为本实用新型所揭示的具温度补偿的反相非线性放大器电路的输 入信号特性曲线图4为本实用新型所揭示的具温度补偿的反相非线性放大器电路的输 出入信号转换特性曲线图；及
图5为反相非线性放大器电路取消温度补偿晶体管后的输出入信号转 换特性曲线图。
图式符号说明
10: 光接收器
100: 感光二极管
12: 反相非线性放大器电路
121、 122、 123、 124:放大器
1230: 非线性元件电路
1232: 零位调整电路
14、 18: 射频功率放大器电路
16: 衰减器
Ql、 Q2: 晶体管
Rl-R15、 RA1:电阻
VR1、 VR2: 可变电阻
Cl-C4: 电容
Vcc: 电源端
0UT、 P10、 P20:传^T端口
Cl、 C2、 C3、 Dl、 D2、 D3:曲线
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定发明目的所采取的技术手段及 功效，
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的具温度补偿的 反相非线性放大器电路其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明 如后。
本实用新型的具温度补偿的反相非线性放大器电路特别适用于光接收 器的自动增益控制。
首先，请参阅图1,该图为一典型的光接收器的简明系统架构示意图。光 接收器10设于采耳又光纤到户(FTTH, Fiber to the home)服务形式的有 线电视广播系统的用户端。如图1所示，光接收器IO主要包括有依序相互 耦接的一感光二极管100、 一前级射频功率放大器电路14、 一衰减器16、 一后级射频功率放大器电路18，以及一耦接于感光二极管100与衰减器16 之间的反相非线性放大器电路12。
感光二极管100经由电阻RA1耦接于电源端Vcc，以逆向偏压接收光信 号，生成光感应电流，再转换为电压信号，经由前级射频功率放大器电路 14作初步振幅放大，再输出至衰减器16作衰减。反相非线性放大器电路 12侦测感光二极管100的电压值来输出信号控制衰减器16的增益衰减量。 衰减器16则按照增益衰减量的大小来控制信号的衰减幅度。
当感光二极管100的电压值较大时，也就是光信号功率较大时，反相 非线性放大器电路12的输出信号较小，将控制衰减器16的增益衰减量增 大，以较大比例衰减前级射频功率放大器电路14输出信号的振幅。反之，当 感光二极管100的电压值较小时，也就是光信号功率较小时，反相非线性 放大器电路12的输出信号较大，将控制衰减器16的增益衰减量减小，以 较小比例衰减射频功率放大器输出信号的振幅。经由衰减器16衰减的信号 进一步传输至后级射频功率放大器电路18作放大后，经传输端口 OUT输出。
接着，请参阅图2，该图为本实用新型所揭示的具温度补偿的反相非线 性放大器电路示意图。如图2所示，反相非线性放大器电路12包括有由放 大器121、 122、 123及其周边元件所共同构成的三级放大器电路。其中，感 光二极管100的电压信号经由电阻R1、电容C1共同构成的滤波电路过滤杂
讯，通过电阻R2输入放大器121的非反相输入端，进行第一次非反相信号 放大。放大器121的输出信号再经由可变电阻VR1与电阻R5输入放大器122 的非反相输入端，进行第二次非反相信号放大。放大器122的输出信号经 电阻R8、 R9、 R10所构成的电阻电桥传输路径，输出至放大器123的反相 输入端。
放大器123为达成反相非线性放大信号功能的主要元件， 一电阻Rll 耦接于其反相输入端与输出端之间，作为调整增益值的参考电阻。 一非线 性元件电路1230耦接于放大器122与放大器123之间的传输路径上，此非 线性元件电路123包括有一NPN型晶体管Ql以及由放大器124所构成的电 压随耦器。放大器124的非反相输入端经由电阻R13耦接于电源端Vcc，而 反相输入端耦接于其输出端，形成一电压随耦器，作为一参考电压源。晶 体管Ql的基极端与集极端同时耦接于放大器122与放大器123之间的传输 路径，其射极端耦接于电压随耦器电路的输出端。晶体管Q1被建构为二极 管态样操作，其为达成非线性放大的功能元件。利用二极管顺向电流的对 数特性来组成非线性放大器电路的技术为现有技术，因此在此不再多作赘 述。
反相非线性放大器电路12中，设有一零位调整电路1232耦接于放大 器123的非反相输入端，用来提供非反相输入端一偏压值，对放大器123 作零电位平衡调整。本实用新型的主要特征在于设置另一 NPN型晶体管Q2 于零位调整电路1232之中，此晶体管Q2与晶体管Ql采用同一规格的晶体 管，以补偿晶体管Ql的温度效应。
零位调整电路1232包括第二晶体管Q2及一分压电路，此分压电路是由 电阻R14、 R15与可变电阻VR2共同构成，其中电阻R14、 R14分别耦接于可 变电阻VR2的两端,人而形成一高电位端、一j氐电位端以及一偏压端。其中 高电位端耦接于电源端Vcc，偏压端耦接于放大器123的非反相输入端，而低 电位端则耦接于晶体管Q2的集极端。晶体管Q2的基极端与射极端共同耦 接接地。晶体管Q2同样也被建构为二极管态样操作，用来补偿晶体管Ql 的温度效应，使得放大器123经传输端口 P20输出信号特性不会随温度改 变产生严重偏移，进而使得衰减器16的输出信号维持稳定。
在此进一步以输出入信号转换特性曲线图来呈现本案的具体功效。请 参阅图3，该图为本实用新型所揭示的具温度补偿的反相非线性放大器电路 的输入信号特性曲线图。此图为光信号强度与感光二极管IOO输出电压值 的对照图，其中横坐标为光功率强度，纵坐标为感光二极管100的输出电 压值。
图4为本实用新型所揭示的具温度补偿的反相非线性放大器电路的输 出入信号转换特性曲线图。此图为光信号强度与反相非线性放大器12输出
信号电压值的对照图，其中横坐标为光功率强度，纵坐标为反相非线性放 大器12输出信号电压值，曲线Cl为常温所测得的转换特性曲线，曲线C2
为高温所测得的转换特性曲线，而曲线C3则为低温所测得的转换特性曲线。 图5为反相非线性放大器电路去除温度补偿晶体管后的输出入信号转 换特性曲线图。本案发明人取消图2电路的温度补偿晶体管Q2，直接将分 压电路的低电位端接地，重新取得反相非线性放大器12的输出入转换特性 曲线。曲线Dl为常温所测得的转换特性曲线，曲线D2为高温所测得的转 换特性曲线，而曲线D3则为低温所测得的转换特性曲线。
显而易见地，图4中，高温转换特性曲线C2与低温转换特性曲线C3 之间的电压差异在1伏特之内；而图5中，高温转换特性曲线D2与低温转 换特性曲线D3之间的电压差异则高达3伏特之上。由此可见，本案对反相 3 一线性放大器电路达到温度#卜偿功效。
借由以上实例详述，当可知悉本实用新型的具温度补偿的反相非线性 放大器电路对非线性元件电路的晶体管的温度效应，有效达到补偿效果，使
持光接收器输出信号保持稳定。 、 ^
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作 任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非 用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型 技术方案范围内，当可利用上述揭示的结构及技术内容作出些许的更动或 修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案的内 容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变 化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1、一种具温度补偿的反相非线性放大器电路，其特征在于适用于耦接于一传输路径，对该传输路径所传输的一信号作反相非线性放大处理，该反相非线性放大器电路包括一放大器，包括一反相输入端、一非反相输入端及一输出端，其中该反相输入端耦接于该传输路径；一参考电阻，耦接于该放大器的该反相输入端与该输出端之间；一非线性元件电路，包括一第一晶体管及一参考电压源，该第一晶体管的射极端耦接于该参考电压源，该第一晶体管的基极端与集极端共同耦接于该传输路径；及一零位调整电路，包括一第二晶体管及一分压电路，该分压电路具有一偏压端、一高电位端及一低电位端，其中该高电位端耦接于一电源端，该偏压端耦接于该放大器的该非反相输入端，该低电位端耦接于该第二晶体管的集极端，该第二晶体管的基极端与射极端共同耦接于一接地端。
2、 如权利要求1所述的反相非线性放大器电路，其特征在于该第一晶 体管与该第二晶体管为同一规格的NPN型晶体管。
3、 如权利要求1所述的反相非线性放大器电路，其特征在于该分压电 路包括二电阻及一可变电阻，该可变电阻的一端为该偏压端，耦接于该放 大器的该非反相输入端，该二电阻分别耦接于该可变电阻的另两端，并分 别与该电源端及该第二晶体管的集极端耦接。
4、 如权利要求1所述的反相非线性放大器电路，其特征在于该参考电 压源为一电压随耦器。
5、 如权利要求4所述的反相非线性放大器电路，其特征在于该电压随 耦器包括另一放大器，该另一放大器具有一反相输入端、 一非反相输入端 及一输出端，该另一放大器的该非反相输入端耦接于该电源端，该反相输 入端耦接于该输出端，从而共同耦接于该第一晶体管的射极端。
专利摘要一种具温度补偿的反相非线性放大器电路，包括一放大器、一参考电阻、一非线性元件电路及一零位调整电路。其中，参考电阻耦接于放大器的反相输入端与输出端之间；非线性元件电路具有一第一晶体管，其射极端耦接于一参考电压源，而基极端与集极端共同耦接于一传输路径，进而共同输入信号至放大器的反相输入端；零位调整电路具有一第二晶体管及一分压电路，分压电路的高电位端耦接于电源端，偏压端耦接于放大器的非反相输入端，低电位端耦接于第二晶体管的集极端，第二晶体管的基极端与射极端则共同接地。其借由设置一晶体管于零位调整电路，来补偿非线性元件电路的晶体管的温度效应，可大幅降低反相非线性放大器电路的转换特性的温度偏移。
文档编号H04B10/158GK201178401SQ20082000285
公开日2009年1月7日 申请日期2008年2月28日 优先权日2008年2月28日
发明者蔡昭宏 申请人:宁波环球广电科技有限公司