专利名称：用于跨阻放大器的光电流监控电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及光通信领域，尤其是涉及一种用于跨阻放大器的光电流监控电路。
背景技术：
国内外研究者对跨阻放大器TIA作了大量的研究。用于光通信领域的TIA如果带有光电流监控功能，将大大方便用户的系统设计。
现有的光电流监控电路进行监控电路时多采用线性取样电路，这类取样电路的弊端在于如果设置较低的取样电路灵敏度，则当输入小信号光电流时，由于信号幅度非常小，会造成输出的监控信号的精度很低，误差较大；如果设置较高的取样电路灵敏度，则输入大信号光电流时，会在取样电路的两端产生可观的取样电压，可能导致PIN无法正常工作。所以无法适应较大动态范围的光电流输入信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于光通信跨阻放大器的光电流监控电路。
本发明提供的一种用于光通信跨阻放大器的光电流监控电路，包括非线性取样电路，用于完成输入光电流信号的自适应取样；负反馈放大器，将自适应取样后的信号放大；取样镜像电路，根据负反馈放大器放大的信号得到一个与输入光电流信号相等的直流电流信号；电流镜及I/V转换电路，将电流信号转向并转为电压信号输出。
本发明具有以下优点1.该光电流监控电路能够监控大动态范围的输入光电流。2.该光电流监控电路在监控大动态范围的输入光电流时，依然能够保持很高的精度。3.该光电流监控电路在监控大动态范围的输入光电流时，不影响放大器主体的正常工作。
图1是本发明的电路原理框图；图2是本发明的电路原理图；图3是本发明提供的非线性取样电路的特性曲线图。
具体实施例方式
图1是本发明的电路原理框图，该光电流监控电路主要由非线性取样电路1、负反馈放大器2、取样镜像电路3、电流镜及I/V转换电路4构成图2中，PIN为光探测器，跨阻放大器TIA及电阻Rf组成跨阻放大器主体，其余部分为光电流监控电路。对于光电流监控电路，晶体管Q1和电阻R2构成非线性取样电路；放大器A2和场效应管M8构成负反馈放大器；电压信号被送到放大器A2的同相输入端。电压信号经过放大器A2和场效应管M8构成的负反馈放大器，在放大器的反相输入端得到了与放大器同向输入端的取样电压相等的镜像电压，使得晶体管Q1与Q2的发射级具有相等的电位。晶体管Q2和电阻R3构成取样镜像电路；场效应管M4、M5、M6、M7以及电阻R4构成电流镜及I/V转换电路。场效应管M1、M2和M3构成偏置补偿电路。电容C1用于滤除非线性取样电路的高频交流信号，保留直流信号用于取样。
图2中，光电流通过由晶体管Q1和电阻R2构成非线性取样电路被精确取样，在晶体管Q1的发射级得到转换后的晶体管Q2和电阻R3的并联组合与晶体管Q1和电阻R2的并联组合设计为完全对称。这样在场效应管M8的源极就产生与输入光电流相等的镜像电流。场效应管M4、M5、M6、M7构成的电流镜将镜像监控电流通过电阻R4，得到与监控电流相对应的监控电压Vmon。
场效应管M3提供的偏置电流可以避免当没有光信号输入时，场效应管M8工作于截止区，导致放大器A2工作不正常。为了平衡M3提供的偏置电流对光电流监控输出的影响，在输入取样电路同样附加了由场效应管M2提供的镜像电流。
本发明提出的光电流监控电路可以很好地解决大动态范围光电流监控问题，其特性曲线如图3所示。
图中，CV1为晶体管Q1的I/V特性曲线，其函数表达式为。
Ie＝Is(1+β)(eVd/Vt-1)(1)式中Ie，Is，β，Vd，Vt分别为流过晶体管的总电流，晶体管发射结的反向饱和电流，晶体管的电流放大倍数，晶体管的发射结正向电压和温度的电压当量等。
曲线CV1在大信号的A-B段，避免了取样电压过高的问题，但在小信号的0-A段，由于晶体管Q1处于截至状态，会造成取样精度较低。
图中，CV2为电阻R2的I/V特性曲线，该电阻设置为符合较高取样电路灵敏度的要求，该曲线在小信号的0-A段，避免了取样精度较低的问题，但在大信号的A-B段，会产生相当高的取样电压，严重干扰光探测器PIN及主放大器的工作。
图中，CV3为晶体管Q1和电阻R2构成的非线性取样电路的组合I/V特性曲线。可见该电路组合取长补短，在在小信号的0-A段，避免了取样精度较低的问题，同时在大信号的A-B段，避免了取样电压过高的问题。该电路能在监控大动态范围的输入光电流的各个区段保持很高的精度，并且不影响放大器主体的正常工作。
以上改进的光电流监控电路可以有效地应用于光通信跨阻放大器。
权利要求
1.一种用于光通信跨阻放大器的光电流监控电路，其中包括非线性取样电路，用于完成输入光电流信号的自适应取样；负反馈放大器，将自适应取样后的信号放大；取样镜像电路，根据负反馈放大器放大的信号得到一个与输入光电流信号相等的直流电流信号；和电流镜及I/V转换电路，将电流信号转向并转为电压信号输出。
2.如权利要求1所述的光电流监控电路，其中跨阻放大器TIA及电阻Rf组成跨阻放大器主体。
3.如权利要求1所述的光电流监控电路，其中所述非线性取样电路由晶体管Q1和电阻R2构成；所述负反馈放大器由放大器A2和场效应管M8构成；取样镜像电路由晶体管Q2和电阻R3构成；电流镜及I/V转换电路由场效应管M4、M5、M6、M7以及电阻R4构成。
4.如权利要求1所述的光电流监控电路，其中所述光电流监控电路还包括偏置补偿电路。
5.如权利要求4所述的光电流监控电路，其中所述偏置补偿电路由场效应管M1、M2和M3构成。
6.如权利要求1所述的光电流监控电路，其中所述光电流监控电路还包括电容C1，用于滤除非线性取样电路的高频交流信号，保留直流信号用于取样。
全文摘要
本发明涉及一种用于光通信跨阻放大器的光电流监控电路，包括非线性取样电路、负反馈放大器、取样镜像电路、电流镜及I/V转换电路等。其中所述非线性取样电路由晶体管Q1和电阻R2构成；所述负反馈放大器由放大器A2和场效应管M8构成；取样镜像电路由晶体管Q2和电阻R3构成；电流镜及I/V转换电路由场效应管M4、M5、M6、M7以及电阻R4构成。通过使用本发明，该光电流监控电路能够监控大动态范围的输入光电流，当该光电流监控电路在监控大动态范围的输入光电流时，依然能够保持很高的精度，而当该光电流监控电路在监控大动态范围的输入光电流时，不影响放大器主体的正常工作。
文档编号H04B10/08GK101026415SQ20071009014
公开日2007年8月29日 申请日期2007年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者蒋湘 申请人:烽火通信科技股份有限公司