传输音频信号的光纤发射与接收系统技术方案

技术编号:3434439 阅读:244 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种传输音频信号的光纤发射与接收系统,发射电路包括信号整形电路、放大电路和第一光电二极管,接收电路包括第二光电二极管、电流/电压转换器、电压放大器、偏置电路、第二缓冲输出电路和光电流监视器,经信号整形电路整形后的音频信号输出接放大电路,放大电路输出接第一光电二极管,第一光电二极管将电流信号转换成光信号后输出接光纤的一端,从光纤的另一端输出的光信号接第二光电二极管,由第二光电二极管将光信号转换成电流信号后输出接电流/电压转换器和光电流监视器,电流/电压转换器输出接电压放大器,偏置电路为电流/电压转换器和电压放大器提供偏置电流。本发明专利技术提供了一种信号传输失真小、噪声小、结构简单、成本低的光纤发射和接收电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤信号的发射、接收系统,特别是DVD、便携式DVD(Portable-DVD)、机顶盒(DVB)等音频信号的传输设计。
技术介绍
我国是世界最大的DVD、Portable-DVD、DVB的生产基地,音频信号的发射与接收电路是DVD、Portable-DVD、DVB的重要组成部分。现有音频信号的发射与接收电路要么结构复杂、成本高,要么传输效果差,特别是对高频小信号的噪音较大,高增益放大的同时又引入暗电流噪音。
技术实现思路
本专利技术的目的意在克服上述现有技术的不足,提出一种信号传输失真小、噪声小、结构简单、成本低的传输音频信号的光纤发射和接收电路。进一步地,本专利技术的另一目的是提出一种能够监视光电流大小,以方便地调整电路参数,实现传输音频信号的光纤发射和接收系统。实现上述目的的技术方案一种传输音频信号的光纤发射与接收系统,包括发射电路、光纤和接收电路,所述发射电路包括信号整形电路、放大电路和第一光电二极管,所述接收电路包括第二光电二极管、电流/电压转换器、电压放大器、偏置电路、第二缓冲输出电路和光电流监视器,经信号整形电路整形后的音频信号输出接放大电路,经放大电路放大后的电流信号接第一光电二极管,第一光电二极管将电流信号转换成光信号后输出接光纤的一端,从光纤的另一端输出的光信号接第二光电二极管,由第二光电二极管将接收到的光信号转换成电流信号后输出接电流/电压转换器和光电流监视器,电流/电压转换器输出的电压信号接电压放大器,偏置电路为电流/电压转换器和电压放大器提供偏置电流。在所述放大电路与第一光电二极管之间设置有第一缓冲输出电路,用于为第一光电二极管提供适合的驱动电流。在所述电压放大器的输出端设置有第二缓冲输出电路,用于将电压放大器输出的电压信号转换成数字信号输出。所述第一光电二极管和/或第二光电二极管是采用N型衬底材料,在N衬底上做N-外延,外延层电阻率7Ω~9Ω/cm,外延层厚度为12~13μm;光电二极管的阳极是P+,结深0.3μm,在P+下面是Pbase(P基区),结深0.5~0.6μm,电阻值2KΩ;光电二极管的阴极是N-,用N+作引出,N+的结深0.25um。进一步地,第二光电二极管的阳极是直径为700μm,第一光电二极管波长是660nm,第二光电二极管波长是700nm,所述第二光电二极管反向偏置,阴极接电源,第一光电二极管的驱动电流不低于5mA,电流/电压转换器的电压输出为20mV,偏置电路电流10μA。上述第二光电二极管的制作方法,包括如下步骤a、在N型衬底上做N-外延,外延层电阻率是7Ω~9Ω/cm,外延层厚度为12~13μm;b、光电二极管的阳极是P+,结深约为0.3μm,在P+下面是Pbase,结深约为0.5~0.6μm。c、二极管的阳极直径为700μm;d、光电二极管的阴极是N-,用N+作引出,N+的结深约0.25μm。进一步地,接收电路中的第二光电二极管和电压放大电路集成在同一芯片上,各芯片在光电二极管区域的钝化层被去掉。采用上述技术方案,本专利技术有益的技术效果在于1、将VCD、DVD等设备的音频信号通过第一光电二极管、第二光电二极管进行电/光、光/电转换,利用光纤进行光信号的传输,保证了VCD、DVD等设备的音频信号失真小,不受环境干扰。2、针对VCD、DVD等音频信号传输的特点,本专利技术设计的光电二极管既满足所需的工作频率(一般情况下使用的信号频率在1~2MHz左右),又因采用CMOS工艺降低了制造成本,有效地改善了静态电流引起的静态功耗大、抗静电能力差等问题。3、通过设置光电流监视器,如果发现光电流的大小不在设计范围之内,可方便地通过对工艺的调整来使之达到要求。4、将第二光电二极管的阳极直径设计为700μm,既兼顾了芯片的制作成本,又兼顾了光电流的大小不会太小,后级的放大电路的增益不会太高,避免了若采用高增益放大器引入第二光电二极管暗电流引起的噪声的问题。附图说明图1是一种传输音频信号的光纤发射与接收系统的结构框2是图1中一种发射电路的结构框图。图3是图1中一种接收电路的结构框图。图4是图3中电信号处理电路的结构框图。图5是一种发光电二极管的剖面结构示意图。具体实施例方式一种传输音频信号的光纤发射与接收系统,如图1至5所示,包括发射电路、接收电路和光纤,用于将DVD、DVB等设备输出的音频信号经发射电路转换成光信号,再通过光纤导线传导至接收电路,经接收电路再转为电信号并放大出来。其中如图2所示,发射电路包括信号整形电路、放大电路、缓冲输出电路和第一光电二极管。信号整形电路对前级的已调制音频信号进行信号整形,得到整形后的信号。放大电路对整形后的信号进行放大。缓冲输出电路的主要作用是增强输出信号的驱动能力。第一缓冲输出电路的电流驱动能力设计很重要,因为电流驱动能力的大小决定了能否使第一光电二极管正常工作,电路的工作频率也受这个参数的影响,本实施例设计的驱动电流在5mA以上。第一光电二极管LED是红光二极管,把调制后的音频信号转化为红光信号发射出去,第一光电二极管LED波长是660nm。通过光纤传导信号具有失真小,不受环境干扰等优点。针对发射电路是专为VCD、DVD等设备的音频信号传输用的特点,工作频率不是很多,一般情况下使用的信号频率在1~2MHz左右,将电路的最高工作频率设计为15~20MHz。另外,考虑到CMOS工艺的设计规则小、制造成本低,生产工艺采用CMOS制造工艺。光电二极管LED的结构如图4所示,制作工艺控制采用1um N阱单铝单多晶工艺,有效地改善了静态电流引起的静态功耗大、抗静电能力差等问题。如图3所示,接收电路包括第二光电二极管和电信号处理电路,其中 第二光电二极管将从光纤传输回来的光信号转化为电信号。光电二极管有很多类型,考虑到要把光电二极管和放大电路集成在同一芯片上,光电二极管是PN结二极管,这种光电二极管的工作原理是当光电照射PN结时,可以使PN结中产生电子-空穴对,是少数载流子在反向电压下飘移,使反向电流增加,因此可以通过改变光照强弱来改变电流大小。光电二极管对不同波长的光照响应度不同,有峰值响应波长,第二光电二极管所用的LED波长是650nm,通过对PN结的P型材料和N型材料的选择和掺杂浓度的控制,使光电二极管对650nm波长的光响应最好。同时光电二极管的面积大小的设计也很重要,面积太大会增加芯片成本,面积太小会使产生的光电流太小,后级的放大电路的增益就必须提高,而高增益的放大器同时也引入了光电二极管暗电流引起的噪声。本实施例第二光电二极管是直径为700um的圆。如图5所示,第二光电二极管的制作工艺包括1)采用N型衬底材料,在N衬底上做N-外延,外延层电阻率是7Ω~9Ω/cm,外延层厚度为12~13μm。2)光电二极管的阳极是P+,结深约为0.3μm,在P+下面是Pbase,结深约为0.5~0.6μm,电阻值为2K左右。3)二极管的阳极是直径为700μm的圆,用来接受传输过来的光照。4)光电二极管的阴极是N-,即是N-外延,用N+作引出,N+的结深约为0~25μm。进一步地,将光电二极管和放大电路集成在同一芯片上,为了减小对光的阻挡,芯片在光电二极管区域的钝化层被去掉。因为PN结光电二极管的反向频率特性远优于正向频率特性,所以电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传输音频信号的光纤发射与接收系统,包括发射电路、光纤和接收电路,其特征在于:所述发射电路包括信号整形电路、放大电路和第一光电二极管,所述接收电路包括第二光电二极管、电流/电压转换器、电压放大器和偏置电路,经信号整形电路整形后的音频信号输出接放大电路,经放大电路放大后的电流信号接第一光电二极管,第一光电二极管将电流信号转换成光信号后输出接光纤的一端,从光纤的另一端输出的光信号接第二光电二极管,由第二光电二极管将接收到的光信号转换成电流信号后输出接电流/电压转换器,电流/电压转换器输出的电压信号接电压放大器,偏置电路为电流/电压转换器和电压放大器提供偏置电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:樊子宇
申请(专利权)人:深圳市欧美亚实业有限公司
类型:发明
国别省市:94[中国|深圳]

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