一种光电检测电路及光电模块的制作方法

文档序号:15175877发布日期:2018-08-14 18:25阅读:118来源:国知局

本发明涉及光电通讯领域,具体涉及一种光电检测电路及光电模块。



背景技术:

光电通讯传输中,需要对OSC的光信号进行光电转换,但同时又对能耗有苛刻的限制。

在现有的光电检测方案中,如图1所示,需要对光电二极管110加反向偏压130,并将电信号传输至比较器120中,虽然有反向偏压130的作用下,光电二极管110响应度较高,线性度较好;但是在光信号较大时,会产生很大的电流,电源功耗比较大。

特别的,在对功耗要求非常苛刻的应用场景下,无法满足功耗要求,这是非常致命的缺点,也是一直限制光电通讯领域的发展要素之一。



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种光电检测电路,解决现有光电检测方案中光信号较大时,会产生很大的电流,电源功耗比较大的问题。

本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种光电模块,解决现有光电检测方案中光信号较大时,会产生很大的电流,电源功耗比较大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种光电检测电路,所述光电检测电路包括光电检测模块和比较器,所述光电检测模块包括并联设置的光电二极管和负载电阻,所述光电检测模块的第一端接地,所述光电检测模块的第二端与比较器的正相输入端连接,且通过低通滤波器与比较器的反相输入端连接;所述比较器根据正相输入端和反相输入端的接入信号从输出端输出检测电平信号。

其中,较佳方案是:所述光电检测电路还包括无光检测模块和使能开关,所述使能开关与比较器的输出端连接,所述无光检测模块设置在光电检测模块与使能开关之间;若无光检测模块检测到光电检测模块有电信号产生,控制使能开关开启,反之控制使能开关关闭。

其中,较佳方案是:所述无光检测模块设置一预设阈值,所述无光检测模块获取光信号的电压幅值,并与预设阈值比较,若电压幅值低于预设阈值时输出无光信号,否则输出有光信号。

其中,较佳方案是:所述使能开关包括一控制芯片,所述控制芯片包括一使能端,所述使能端与无光检测模块连接,当控制芯片的使能端接收到无关信号时,闭合比较器的输出端;否则开通比较器的输出端。

其中,较佳方案是:所述比较器为迟滞比较器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种光电模块,所述光电模块包括壳体、光电检测电路和电源输入端,所述光电检测电路设置在壳体内,所述光电检测电路包括光电检测模块和比较器,所述光电检测模块包括并联设置的光电二极管和负载电阻,所述光电检测模块的第一端接地,所述光电检测模块的第二端与比较器的正相输入端连接,且通过低通滤波器与比较器的反相输入端连接,所述比较器根据正相输入端和反相输入端的接入信号从输出端输出检测电平信号;所述电源输入端的一端与比较器连接,其一端与外部的电源连接。

其中,较佳方案是:所述光电模块还包括设置在壳体上并与壳体内部导通的传输光纤,所述传输光纤的输出口对齐光电二极管,光信号从传输光纤的输出口输出并传输到光电二极管中,所述光电二极管根据光信号转化为电信号。

其中,较佳方案是:所述光电模块还包括设置在壳体上并与比较器的输出端连接的信号线。

本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明通过设计一种光电检测电路及光电模块,针对苛刻的功耗要求,利用光电二极管的光电效应,设置一种不需要反向偏压的光电检测电路,从而最大限度的降低了反向偏压产生的电流,降低了功耗;以及,由于不使用偏压,光电二极管不从电源抽取能量,从而极大的减少了光信号强的时候带来的整体功耗增加。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1是现有技术光电检测方案的结构示意图;

图2是本发明光电检测电路的结构示意图;

图3是本发明光电检测电路的具体结构示意图。

具体实施方式

现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。

如图2所示,本发明提供一种光电检测电路的优选实施例。

一种光电检测电路,所述光电检测电路包括光电检测模块210和比较器220,所述光电检测模块210包括并联设置的光电二极管211和负载电阻212,所述光电检测模块210的第一端接地,所述光电检测模块210的第二端与比较器220的正相输入端连接,且通过低通滤波器230与比较器220的反相输入端连接;所述比较器220根据正相输入端和反相输入端的接入信号从输出端输出检测电平信号。

其中,光电二极管211和普通二极管一样,也是由一个PN结组成的半导体器件,也具有单方向导电特性。但在电路中它不是作整流元件,而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管211在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光;而光电二极管211是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流,以及光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电二极管211电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件。

其中,比较器220是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器220的两路输入为模拟信号,输出则为二进制信号0或1,当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时,其输出保持恒定。其中,信号经过低通滤波器230给比较器220的反相输入端提供一个判断参考电压。当输入到比较器220的正相输入端的信号电平大于反相输入端的该参考电压,则输出端输出逻辑1电平;否则输出端输出逻辑0电平。

其中,低通滤波器230是容许低于截止频率的信号通过,但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。以及,经过低通滤波器230输出的信号,会剩下准直流成分,输入到比较器的一端当做一个判断参考电压。

其中,根据欧姆定律U=I*R,光电二极管211产生信号电流I经过负载电阻212后,产生电压U。

具体地,利用光电二极管211的光电效应,光电二极管211根据光信号产生电流,并将电流传输至比较器220的正相输入端,以及光电二极管211根据光信号产生电流经过低通滤波器230精心低通滤波后,将过滤后的电流传输至比较器220的反相输入端。

具体地,常规电路(现有技术,参考图1)在探测3dBm光信号时,

功耗P=(2mA+0.7mA)*3.3V=8.91mW;其中,2mA是光电二极管电流,0.7mA为运算放大器静态电流。

本实施例光电检测电路在探测3dBm光信号时,

功耗P=0.7mA*3.3V=2.31mW;其中,0.7mA为运算放大器静态电流。

因此,本实施例光电检测电路功耗理论上仅有常规电路26%的功耗。

如图3所示,本发明提供一种无光检测模块240及使能开关250的较佳实施例。

所述光电检测电路还包括无光检测模块240和使能开关250,所述使能开关250与比较器220的输出端连接,所述无光检测模块240设置在光电检测模块210与使能开关250之间;若无光检测模块240检测到光电检测模块210有电信号产生,控制使能开关250开启,反之控制使能开关250关闭。

其中,所述无光检测模块240通过检测信号光的电压幅度,当低于设定的阈值时,则认为是无光。一种实施方案是通过比较器和使能开关。具体地,所述无光检测模块240设置一预设阈值,所述无光检测模块240获取光信号的电压幅值,并与预设阈值比较,若电压幅值低于预设阈值时输出无光信号,否则输出有光信号。

其中,所述使能开关250包括一控制芯片,所述控制芯片包括一使能端,所述使能端与无光检测模块240连接,当控制芯片的使能端接收到无关信号时,闭合比较器的输出端;否则开通比较器的输出端。

在本实施例中,所述比较器220为迟滞比较器220,迟滞比较器220是一个具有迟滞回环传输特性的比较器220。在反相输入单门限电压比较器220的基础上引入正反馈网络,就组成了具有双门限值的反相输入迟滞比较器220。由于反馈的作用这种比较器220的门限电压是随输出电压的变化而变化的。它的灵敏度低一些,但抗干扰能力却大大提高。

以及,通过迟滞比较器220与无光检测模块240和使能开关250结合使用,进一步提高判断光电转化判断能力。

本发明中,提供一种光电模块的优选实施例。

一种光电模块,所述光电模块包括壳体、光电检测电路和电源输入端,所述光电检测电路设置在壳体内,所述光电检测电路包括光电检测模块210和比较器220,所述光电检测模块210包括并联设置的光电二极管211和负载电阻212,所述光电检测模块210的第一端接地,所述光电检测模块210的第二端与比较器220的正相输入端连接,且通过低通滤波器230与比较器220的反相输入端连接,所述比较器220根据正相输入端和反相输入端的接入信号从输出端输出检测电平信号;所述电源输入端的一端与比较器220连接,其一端与外部的电源连接。

其中,光电检测模块210在光电模块中属于光信号转换为电信号的部分,检测到的电信号将输入后端的处理器做进一步的数字运算处理。OSC(Optical Supervisory Channel)是光通信网络中的一个特殊光信号波长。

在本实施例中,所述光电模块还包括设置在壳体上并与壳体内部导通的传输光纤,所述传输光纤的输出口对齐光电二极管211,光信号从传输光纤的输出口输出并传输到光电二极管211中,所述光电二极管211根据光信号转化为电信号。

在本实施例中,所述光电模块还包括设置在壳体上并与比较器220的输出端连接的信号线。

以上所述者,仅为本发明最佳实施例而已,并非用于限制本发明的范围,凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰,皆为本发明所涵盖。

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