一种在pina端检测平均光功率的电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种检测平均光功率的电路。
【背景技术】
[0002] 在现代的光纤通信应用中，需要对光纤传输的光脉冲功率进行实时监控，以实现 对通信故障的智能诊断。实现对接收光功率的监控，可以通过对光电二极管的光电流进行 监控，进而倒推换算光功率大小。这个领域，对接收组件中光电二极管的光电流进行监控具 有以下难点：
[0003] 首先，监控光电流小：精确监控到接收光功率通常需要灵敏度很高的电路。以I. 25Gbps应用为例，这样的传输率需要监控到-30dBm以下光功率，换算下来为光电流为 IyA级，要实现对yA级电流的精确监控，是设计监控电路的难点之一。
[0004] 其次，监控光电流动态范围宽：监控电路需要监控的光功率从_30dBm至OdBm左 右，变化达30dB，对应光电流为IyA-ImA左右，变化达1000倍。确保在这么宽的范围内都 能够实现对光电流的精确监控是设计监控电路的难点之一，用通常的电流镜或者电阻取样 的方式往往做不到如此宽的范围。
[0005] 再者，监控损耗问题：光电二极管后级需要接入TIA(跨阻放大器）由于TIA是高 速、低噪声的电路，因此引入的光电流监控装置不能影响到TIA的带宽、低噪声特性，必须 有足够好的隔离状态，这也是监控电路设计的难点之一。
[0006] 为了实现对平均光功率的监测，传统技术如图1所示，需要一个镜像TIA，其消耗 电流与TIA-模一样，而TIA为了提高速度，减小噪声功耗通常较大。检测精度取决于环路 增益Auj的绝对值大小，当&很小时，gm5gm6值都会非常小，使得IAuJ非常小，从而检测精 度较低。50模块即运放的输入端直接接在20模块的输入端，会形成电容负载，从而增加20 模块TIA信号通道的等效输入噪声，同时降低带宽，从而使灵敏度劣化。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的主要技术问题是提供一种在PINA端检测平均光功率的电路， 功耗低，检测精度高。
[0008] 为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路， 包括：输入端为栅极的跨阻前端放大电路和负反馈网络；
[0009] 输入端为栅极的跨阻前端放大电路将PINK端输入的电流Ipd转化为电压信号VQUT 输出，并且在PINK端产生电压信号Vpina;
[0010] 所述负反馈网络包括第一运放IO和第二运放Il;所述电压信号^_输入第二运放 Il的负极输入端；所述电压信号Vpina输入第一运放IO的正极输入端；所述第一运放IO的 负极输入端与第二运放Il的正极输入端之间连接第一电阻，其阻值与跨阻Rf相同。
[0011] 在一较佳实施例中：所述电压信号Vpina和电压信号Votjt与第一运放10、第二运放 Il之间分别设有第一RC滤波电路和第二RC滤波电路。
[0012] 在一较佳实施例中：所述第一运放IO的输出端与第一MOS管Ml的栅极连接，所述 第一MOS管Ml的源极与第一运放IO的负极输入端连接，漏极与电流输出端MON连接。
[0013] 在一较佳实施例中：所述第二运放Il的输出端与第二MOS管MO的栅极连接，所述 第一MOS管MO的源极接地。
[0014] 在一较佳实施例中：所述第一电阻和跨阻Rf的两端分别与第三MOS管Mf、第四MOS 管Mf'并联；第三MOS管Mf与第四MOS管Mf'拥有相同的宽长比。
[0015] 在一较佳实施例中：所述第一MOS管Ml、第二MOS管M0、第三MOS管Mf、第四MOS 管Mf'为NMOS管。
[0016] 在一较佳实施例中：所述第一运放10、第二运放Il的功耗远小于跨阻前端放大电 路的功耗。
[0017] 在一较佳实施例中：所述第一运放10、第二运放Il的环路增益远大于1。
[0018] 相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
[0019] 1.本发明提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，由于电路中的功耗除了 跨阻放大电路本身外，还来自第一运放IO与第二运放Il;而运放的功耗可以做得非常低， 远远小于TIA本身的功耗。因此，相较于传统技术，大大降低了功耗。
[0020] 2.本发明提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，两个环路的增益IAuJ与 IAmI都很大，因此在小信号时检测精度得到提高。
[0021] 3.本发明提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，采用了RC滤波来取Vqut 与Vpina的直流电平，因此有效的隔离了跨阻放大电路与检测电路，不会对信号通道的跨阻 放大电路形成负载。
[0022] 4.本发明提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，在跨阻Rf和第一电阻的 两端分别并联MOS管，保证Vott与VPINA具有较小幅度的失真，保证检测精度，提升检测范围。
【附图说明】
[0023] 图1为现有技术的电路图；
[0024] 图2为本发明实施例1中电路结构图；
[0025] 图3为本发明实施例2中电路结构图。
【具体实施方式】
[0026] 下文结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0027] 参考图2, 一种在PINA端检测平均光功率的电路，包括：输入端为栅极的跨阻前端 放大电路和负反馈网络；
[0028] 输入端为栅极的跨阻前端放大电路将PINK端输入的电流Ipd转化为电压信号VQUT 输出，并且在PINK端产生电压信号Vpina;
[0029] 所述负反馈网络包括第一运放IO和第二运放Il;所述电压信号Vqut输入第二运放 Il的负极输入端；所述电压信号Vpina输入第一运放IO的正极输入端；所述第一运放IO的 负极输入端与第二运放Il的正极输入端之间连接第一电阻Rf'，其阻值与跨阻Rf相同。
[0030] 所述电压信号Vpina和电压信号VOTT与第一运放10、第二运放Il之间分别设有第 一RC滤波电路和第二RC滤波电路。
[0031] 所述第一运放IO的输出端与第一MOS管Ml的栅极连接，所述第一MOS管Ml的源 极与第一运放IO的负极输入端连接，漏极与电流输出端MON连接。
[0032] 所述第二运放Il的输出端与第二MOS管MO的栅极连接，所述第一MOS管MO的源 极接地。
[0033] 本实施例中：所述第一MOS管Ml、第二MOS管MO为NMOS管。所述第一运放10、第 二运放Il的功耗远小于跨阻前端放大电路的功耗。所述第一运放10、第二运放Il的环路 增益远大于1
[0034] 上述电路的工作原理如下：输入的电流为光电探测器ro的光生电流iPD，它是一 个随机二位数字信号，设^为其平均值。后续的输入端为栅极的跨阻放大电路把Ipd转为 成随机电压信号Votjt，并在PINA端产生一个电压信号Vpina。设Foot为￥(^平均值，Fpm为Vpina平均值。
[0035] Ib用于给第二MOS管MO-定的初始电流，保证其gm^足够大。Rds(l是MO的寄生源 漏电阻。
[0036] 由于跨阻放大电路采用输入端为栅极的跨阻放大电路，因此，Ipd将完全流经跨阻 Rf。因此可以得到：
[0037] Vpina -Vout -IPD*Rf
[0038] Vpina与VQUT通过RC滤波网络可以得到^与^
[0039] 当Vpina与Vott的幅度失真较小时，^；与^：都处于Vpina与Vott中间位置，此时可 以得到：
[0040] V^4-V^r^*Rf
[0041] 设第一运放10与第二运放Il的增益分别为AI(I，An，10与Il所在负反馈网络环 路增益分别为Auw与A^可以得到：
【主权项】
1. 一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于包括：输入端为栅极的跨阻前端 放大电路和负反馈网络； 输入端为栅极的跨阻前端放大电路将PINK端输入的电流Ipd转化为电压信号Vtm输出， 并且在PINK端产生电压信号Vpina; 所述负反馈网络包括第一运放IO和第二运放Il ;所述电压信号Vott输入第二运放Il 的负极输入端；所述电压信号Vpina输入第一运放IO的正极输入端；所述第一运放IO的负 极输入端与第二运放Il的正极输入端之间连接第一电阻R f'，其阻值与跨阻Rf相同。
2. 根据权利要求1所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于：所述电 压信号Vpina和电压信号V QUT与第一运放10、第二运放Il之间分别设有第一 RC滤波电路和 第二RC滤波电路。
3. 根据权利要求2所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于：所述第 一运放IO的输出端与第一 MOS管Ml的栅极连接，所述第一 MOS管Ml的源极与第一运放IO 的负极输入端连接，漏极与电流输出端MON连接。
4. 根据权利要求3所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于：所述第 二运放Il的输出端与第二MOS管MO的栅极连接，所述第一 MOS管MO的源极接地。
5. 根据权利要求4所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于：所述第 一电阻Rf'和跨阻R f的两端分别与第三MOS管Mf、第四MOS管Mf '并联；第三MOS管Mf?与 第四MOS管Mf '拥有相同的宽长比。
6. 根据权利要求5所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，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 '为NMOS管。
7. 根据权利要求1所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于：所述第 一运放10、第二运放Il的功耗远小于跨阻前端放大电路的功耗。
8. 根据权利要求1所述的一种在PINA端检测平均光功率的电路，其特征在于：所述第 一运放10、第二运放Il的环路增益远大于1。
【专利摘要】本发明提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，包括：输入端为栅极的跨阻前端放大电路和负反馈网络；输入端为栅极的跨阻前端放大电路将PINK端输入的电流IPD转化为电压信号VOUT输出，并且在PINK端产生电压信号VPINA；所述负反馈网络包括第一运放I0和第二运放I1；所述电压信号VOUT输入第二运放I1的负极输入端；所述电压信号VPINA输入第一运放I0的正极输入端；所述第一运放I0的负极输入端与第二运放I1的正极输入端之间连接第一电阻Rf'，其阻值与跨阻Rf相同。本发明提供一种在PINA端检测平均光功率的电路，功耗低，检测精度高。
【IPC分类】H04B10-075
【公开号】CN104852763
【申请号】CN201510162827
【发明人】陈伟
【申请人】厦门优迅高速芯片有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月8日