专利名称：光输入前置放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光接收机的光输入前置放大器，首先通过电流放大器直接对光电二极管输出微弱电流信号进行电流放大，再进行电流/电压变换放大，使得电流/电压变换和信号放大更为充分，得以大幅度提高光输入前置放大器灵敏度。
背景技术：
光接收机一般被用作数据传输装置。一个传统的光接收器一般包括一个光电二极管以及一个光输入前置放大器；光电二极管接收光信号并将光信号变换为微弱的电流信号输出，光输入前置放大器用于将光电二极管变换后微弱的电流信号进行放大。所以，光输入前置放大器是决定光接收机灵敏度的主要因素之一。
因为光电流是被直接转换并放大的，光输入前置放大器必须具备低噪音、高截止频率、以及高跨导的能力以便使光输入前置放大器能够提供一个无失真的输出。所以，光输入前置放大器的成本较高，结构设计复杂，不容易制造。
所以，一般用跨阻放大器来作为光输入前置放大器，该跨阻放大器的前端使用一个金属场效应晶体管(MESFET)来将光电二级管变换后的微弱电流信号进行放大，其中该跨阻放大器的输入电流为光电二极管的微弱电流信号，输出是与输入电流成正比的电压信号，跨阻放大器同时完成了将光电二级管的微弱输出电流放大与电流/电压变换的过程。不过，这种光输入前置放大器一个常见的问题就是其灵敏度低，其电流/电压变换和信号放大都不够充分。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种光接收机的光输入前置放大器，首先通过电流放大器直接对光电二极管输出微弱电流信号进行放大，再进行电流/电压变换放大，使得电流/电压变换和信号放大更为充分，得以大幅度提高光输入前置放大器灵敏度。
本发明的另一目的在于提供一种光接收机的光输入前置放大器，其中该光输入前置放大器的灵敏度至少比传统的前置放大器高10dB，即比传统的前置放大器好至少10倍。
本发明的再一目的在于提供一种光接收机的光输入前置放大器，其中该光输入前置放大器的结构设计被简化，以便使得使用这种光输入前置放大器的光接收机制造成本降到最低。
在本发明中，为了达成上述目的，本发明提供了一种光输入前置放大器，其包括一个光电二极管，其用于将一个输入光信号转换成一个光电流信号输出；
一个用于对光电二极管的输出电流进行前级放大的装置，其中输出电流被前级放大而形成一个前级放大电流；以及，一个输出电路装置，其将前级放大电流转换成一个电压信号输出。
通过以下详细说明、附图、以及所附的权利要求书，本发明的以上包括其它目的、特征、优点将得到进一步明确。
图1为使用有本发明光输入前置放大器一个较佳实施例的一个光接收机的方框图。
图2为本发明光接收机上述较佳实施例中光输入前置放大器的一个电路图。
图3显示的是本发明光接收机上述较佳实施例中光输入前置放大器的一个变体。
具体实施例方式
参看附图中的图1，其显示有本发明一种光接收机一个较佳实施例的一种光输入前置放大器，其中该光输入前置放大器包括有一个光电二极管10、一个装置20、以及一个输出电路单元30；光电二极管10用于将一个输入光信号转换成一个光电流信号输出；装置20用于对光电二极管10的输出电流进行前级放大；其中输出电流30被前级放大而形成一个前级放大电流。
在本较佳实施例中，光电二极管10被实施成一种专门为优化自身光灵敏度而设计的P-N结，其被用来探测光通信信号并将光功率转换成为电功率。在本实施例中，当光电二极管10接收输入光信号时，光电二极管10根据光电流将输入光信号转换成为输出电流。如图2所示，光输入前置放大器的电气结构显示了光电二极管10是如何整合了前置放大装置20的。前置放大装置20被实施为一个放大电路，并包括一个反馈电路21和一个射极跟随器22；反馈电路21根据光电二极管处的的输出电流产生一个反馈信号从而基本上形成前置放大电流；射极跟随器22被电连接至反馈电路21从而输出前置放大电流。在本较佳实施例中，反馈电路21包括有一个与光电二极管10电连接的第一三极管Q1和一个与第一三极管电耦合的第二三极管Q2，当光电二极管10的光电流通过第一三极管Q1被传送至第二三极管Q2的时候，第二三极管Q2形成反馈信号并传送回第一三极管Q1从而形成前置放大电流。在本实施例中，第一三极管Q1为一个NPN型三极管而第二三极管Q2为一个PNP型三极管，第二三极管Q2与第一三极管Q1电耦合形成了反馈电路21的正反馈电路。
反馈电路21还包括有电耦合在第一和第二三极管Q1，Q2之间的至少一个的二极管D0…Dn。值得指出的是，当在第一和第二三极管Q1，Q2之间电耦合有两个或者更多的的二极管D0…Dn时，这些二极管D0…Dn为串联。
在本较佳实施例中，通过反馈电路21的输出电流比仅通过第一三极管Q1的输出电流至少要大104倍，因为反馈电路21通过生成反馈信号大大的放大了输出电流。所以，通过从反馈电路21生成反馈信号，光输入前置放大器的输入阻抗可以被大大降低，从而可以使的光输入前置放大器的输入电容的副作用降到最低，从而提高光输入前置放大器电气结构的效率。
射极跟随器22还包括一个第三三极管D3以及一个反相放大器A1；该第三三极管D3与第一三极管D1电耦合并从第一三极管D1处接收前置放大电流；而反相放大器A1用于从第三三极管D3处输出前置放大电流。
在本实施例中，第三三极管D3是一个NPN型晶体管，与第一晶体管D1电耦合并用于将前置放大电流传给反相放大器A1。另外，该反相放大器A1不仅从反馈电路21处输出前置放大电流作为反相信号，而且将前置放大电流通过一个反馈电阻Rf反馈给第一三极管Q1。也就是说，反相放大器A1具有两个输出端，分别与输出电路单元30和反馈电阻Rf连接，分别用于将前置放大电流输出给输出电路单元30以及用于通过反馈电阻Rf将前置放大电流反馈给第一三极管Q1。
图3显示的是光输入前置放大器的前置放大装置20’的一种变体，其具有相似的电路可以形成反馈信号。在本实施例中，第一三极管Q1为一个PNP型三极管而第二三极管Q2为一个NPN型三极管，其中第二三极管Q2与第一三极管Q1电耦合以形成正反馈电路。另外，第三晶体管Q3为一个PNP型晶体管并与第一晶体管D1电耦合，将放大后的电流传输给反相放大器A1。
在较佳实施例中，输出电路单元30包括一个放大电路装置31、一个电流电压转换器32、以及一个缓冲级电路33；放大电路装置31与前置放大装置20电连接并用于放大前置放大电流；电流电压转换器32用于将前置放大电流转换成输出电压；缓冲级电路33用来缓冲作为输出信号的并与光电二极管10的输出电流成正比的输出电压。
如图1所示，放大电路装置31包括有串联连接的复数个放大电路A1…An，用来对前置放大装置20处的前置放大电流进行放大。
值得指出的是，当从光电二极管10处输出的输出电流流经前置放大装置20和输出电路单元30的时候，光输入前置放大器的灵敏度比传统的前置放大器至少高了10dB，即比传统前置放大器至少好了10倍，而光输入前置放大器的覆盖范围能够达到30dB。
本发明之发明人在此着重声明，附图中所显示内容以及以上所描述的本发明实施例目的仅系出于示例而非限制。
通过以上详细揭露，现可看到本发明的目的均已完全有效地得以实现。为了达到显示本发明的功能及结构方面原理的目的，已经图示并描述了本发明的实施例，而且所有变化均未背离本发明的原理。本发明包涵所附权利要求书所界定范围内的所有变体。
权利要求
1.一种光输入前置放大器，其特征在于包括有一个光电二极管，其用于将检测输入光信号并转换成对应的微弱电流输出信号；一个用于对上述光电二极管的上述输出电流进行前级放大的装置，其中上述输出电流被前级电流放大而形成一个前级放大电流信号；以及，一个电流/电压变换放大电路装置，其将上述前级放大电流转换放大成一个电压输出信号。
2.根据权利要求1所述的光输入前置放大器，其特征在于上述前置放大装置包括一个反馈电路以及一个射极跟随器；上述反馈电路向上述光电二极管提供工作偏置电压及形成负反馈回路；上述射极跟随器与后续电路相连，隔离后续电路对前置放大器的影响。
3.根据权利要求2所述的光输入前置放大器，其特征在于上述反馈电路包括有一个与上述光电二极管电连接的第一三极管和一个与上述第一三极管电耦合的第二三极管，当上述光电二极管的上述光电流通过上述第一三极管被传送至上述第二三极管的时候，上述第二三极管形成上述反馈信号并传送回上述第一三极管从而形成上述前置放大电流。
4.根据权利要求3所述的光输入前置放大器，其特征在于上述第一三极管为一个NPN型三极管而上述第二三极管为一个PNP型三极管，其中上述第二三极管与上述第一三极管电耦合形成了上述反馈电路的一个正反馈电路。
5.根据权利要求3所述的光输入前置放大器，其特征在于上述第一三极管为一个PNP型三极管而上述第二三极管为一个NPN型三极管，其中上述第二三极管与上述第一三极管电耦合形成了上述反馈电路的一个正反馈电路。
6.根据权利要求4所述的光输入前置放大器，其特征在于上述反馈电路还包括有电耦合在上述第一和上述第二三极管之间的多个二极管，其中上述二级管为串联。
7.根据权利要求5所述的光输入前置放大器，其特征在于上述反馈电路还包括有电耦合在上述第一和上述第二三极管之间的多个二极管，其中上述二级管为串联。
8.根据权利要求3所述的光输入前置放大器，其特征在于上述射极跟随器还包括一个第三三极管以及一个反相放大器；上述第三三极管与上述第一三极管电耦合并从上述第一三极管处接收上述前置放大电流；而上述反相放大器用于从上述第三三极管处输出上述前置放大电流。
9.根据权利要求4所述的光输入前置放大器，其特征在于上述射极跟随器还包括一个第三三极管以及一个反相放大器；上述第三三极管与上述第一三极管电耦合并从上述第一三极管处接收上述前置放大电流；而上述反相放大器用于从上述第三三极管处输出上述前置放大电流。
10.根据权利要求5所述的光输入前置放大器，其特征在于上述射极跟随器还包括一个第三三极管以及一个反相放大器；上述第三三极管与上述第一三极管电耦合并从上述第一三极管处接收上述前置放大电流；而上述反相放大器用于从上述第三三极管处输出上述前置放大电流。
11.根据权利要求10所述的光输入前置放大器，其特征在于上述第三三极管是一个NPN型晶体管，与上述第一晶体管电耦合并用于将上述前置放大电流传给上述反相放大器。
12.根据权利要求11所述的光输入前置放大器，其特征在于上述第三三极管是一个PNP型晶体管，与上述第一晶体管电耦合并用于将上述前置放大电流传给上述反相放大器。
13.根据权利要求8所述的光输入前置放大器，其特征在于上述反相放大器具有两个输出端，分别与上述输出电路单元和一个反馈电阻连接，分别用于将上述前置放大电流输出给上述输出电路单元以及用于通过上述反馈电阻将上述前置放大电流反馈给上述第一三极管。
14.根据权利要求11所述的光输入前置放大器，其特征在于上述反相放大器具有两个输出端，分别与上述输出电路单元和一个反馈电阻连接，分别用于将上述前置放大电流输出给上述输出电路单元以及用于通过上述反馈电阻将上述前置放大电流反馈给上述第一三极管。
15.根据权利要求12所述的光输入前置放大器，其特征在于上述反相放大器具有两个输出端，分别与上述输出电路单元和一个反馈电阻连接，分别用于将上述前置放大电流输出给上述输出电路单元以及用于通过上述反馈电阻将上述前置放大电流反馈给上述第一三极管。
16.根据权利要求1所述的光输入前置放大器，其特征在于上述输出电路单元包括一个放大电路装置、一个电流电压转换器、以及一个缓冲级电路；上述放大电路装置与上述前置放大装置电连接并用于放大上述前置放大电流；上述电流电压转换器用于将上述前置放大电流转换成一个输出电压；上述缓冲级电路用来缓冲作为上述输出信号的并与上述光电二极管的上述输出电流成正比的上述输出电压。
17.根据权利要求14所述的光输入前置放大器，其特征在于上述输出电路单元包括一个放大电路装置、一个电流电压转换器、以及一个缓冲级电路；上述放大电路装置与上述前置放大装置电连接并用于放大上述前置放大电流；上述电流电压转换器用于将上述前置放大电流转换成一个输出电压；上述缓冲级电路用来缓冲作为上述输出信号的并与上述光电二极管的上述输出电流成正比的上述输出电压。
18.根据权利要求15所述的光输入前置放大器，其特征在于上述输出电路单元包括一个放大电路装置、一个电流电压转换器、以及一个缓冲级电路；上述放大电路装置与上述前置放大装置电连接并用于放大上述前置放大电流；上述电流电压转换器用于将上述前置放大电流转换成一个输出电压；上述缓冲级电路用来缓冲作为上述输出信号的并与上述光电二极管的上述输出电流成正比的上述输出电压。
19.根据权利要求17所述的光输入前置放大器，其特征在于上述放大电路装置包括有串联连接的多个放大电路，用来对上述前置放大装置处的上述前置放大电流进行放大。
20.根据权利要求18所述的光输入前置放大器，其特征在于上述放大电路装置包括有串联连接的多个放大电路，用来对上述前置放大装置处的上述前置放大电流进行放大。
全文摘要
一个光输入前置放大器包括一个光电二极管、前置放大电路、以及一个输出电路装置；光电二极管用于将一个输入光信号转换成一个光电流作为一个输出电流；前置放大电路用于对光电二极管的输出电流进行前级放大，其中输出电流被前级放大而形成一个前级放大电流；输出电路装置将前级放大电流转换成一个输出信号。所以，光电二极管处的输出电流流经前级放大电路和输出电路单元从而大大提高了光输入前置放大器的灵敏度。
文档编号H04B10/43GK1633047SQ20031012275
公开日2005年6月29日 申请日期2003年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者易河清 申请人:易河清