一种在PINA端检测平均光功率的电路制造技术

本发明专利技术提供了一种在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。本发明专利技术提供一种在PINA端检测平均光功率的电路，功耗低，检测精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种在PINA端检测平均光功率的电路
本专利技术涉及光通信领域，尤其涉及一种检测平均光功率的电路。
技术介绍
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：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1.25Gbps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1μA级，要实现对μA级电流的精确监控，是设计监控电路的难点之一。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0dBm左右，变化达30dB，对应光电流为1μA-1mA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。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。为了实现对平均光功率的监测，传统技术需要一个镜像TIA，其消耗电流与TIA一模一样，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ALG的绝对值大小，当很小时，gm5gm6值都会非常小，使得|ALG|非常小，从而检测精度较低。运放的输入端直接接在TIA的输入端，会形成电容负载，从而增加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。
技术实现思路
本专利技术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。为了解决上述的技术问题，本专利技术提供了一种在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，其阻值与跨阻Rf相同。在一较佳实施例中：所述电压信号VPINA和电压信号VOUT与第一运放I0、第二运放I1之间分别设有第一RC滤波电路和第二RC滤波电路。在一较佳实施例中：所述第一运放I0的输出端与第一MOS管M1的栅极连接，所述第一MOS管M1的源极与第一运放I0的负极输入端连接，漏极与电流输出端MON连接。在一较佳实施例中：所述第二运放I1的输出端与第二MOS管M0的栅极连接，所述第二MOS管M0的源极接地。在一较佳实施例中：所述第一电阻Rf'和跨阻Rf的两端分别与第四MOS管Mf’、第三MOS管Mf并联；第三MOS管Mf与第四MOS管Mf’拥有相同的宽长比。在一较佳实施例中：所述第一MOS管M1、第二MOS管M0、第三MOS管Mf、第四MOS管Mf’为NMOS管。在一较佳实施例中：所述第一运放I0、第二运放I1的功耗远小于跨阻前端放大电路的功耗。在一较佳实施例中：所述第一运放I0、第二运放I1的环路增益远大于1。相较于现有技术，本专利技术的技术方案具备以下有益效果：1.本专利技术提供了一种在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I0与第二运放I1；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。2.本专利技术提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，两个环路的增益|ALG0|与|ALG1|都很大，因此在小信号时检测精度得到提高。3.本专利技术提供了一种在PINA端检测平均光功率的电路，采用了RC滤波来取VOUT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。4.本专利技术提供了一种在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VOUT与VPINA具有较小幅度的失真，保证检测精度，提升检测范围。附图说明图1为本专利技术实施例1中电路结构图；图2为本专利技术实施例2中电路结构图。具体实施方式下文结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。参考图1，一种在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。所述电压信号VPINA和电压信号VOUT与第一运放I0、第二运放I1之间分别设有第一RC滤波电路和第二RC滤波电路。所述第一运放I0的输出端与第一MOS管M1的栅极连接，所述第一MOS管M1的源极与第一运放I0的负极输入端连接，漏极与电流输出端MON连接。所述第二运放I1的输出端与第二MOS管M0的栅极连接，所述第二MOS管M0的源极接地。本实施例中：所述第一MOS管M1、第二MOS管M0为NMOS管。所述第一运放I0、第二运放I1的功耗远小于跨阻前端放大电路的功耗。所述第一运放I0、第二运放I1的环路增益远大于1。上述电路的工作原理如下：输入的电流为光电探测器PD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VOUT,并在PINA端产生一个电压信号VPINA。设为VOUT平均值，为VPINA平均值。IB用于给第二MOS管M0一定的初始电流，保证其gm0足够大。Rds0是M0的寄生源漏电阻。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：VPINA-VOUT＝IPD*RfVPINA与VOUT通过RC滤波网络可以得到与当VPINA与VOUT的幅度失真较小时，与都处于VPINA与VOUT中间位置，此时可以得到：设第一运放I0与第二运放I1的增益分别为AI0，AI1,I0与I1所在负反馈网络环路增益分别为ALG0与ALG1可以得到：ALG1＝-AI1*gm0*Rf由于IB用于给M0一定的初始电流，即使很小，其gm0也足够大，因此|ALG1|可以做得比较大。因此，即使很小的情况下，也可以得到：gm1*(Rf+Rds0*|ALG1|)>>1因此：ALG0≈-AI0|ALG0|值取决于运放I0的增益，而I0的增益采用合适结构可以做得较大。因此可以得到：因此得到：从而实现了在PINA端检测平均光功率的目的。实施例2参考图2，本实施例与实施例1的区别在于：所述第一电阻Rf'和跨阻Rf的两端分别与第四MOS管Mf’、第三MOS管Mf并联，且第三MOS管Mf与第四MOS管Mf本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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；所述电压信号VPINA和电压信号VOUT与第一运放I0、第二运放I1之间分别设有第一RC滤波电路和第二RC滤波电路；所述第一运放I0的输出端与第一MOS管M1的栅极连接，所述第一MOS管M1的源极与第一运放I0的负极输入端连接，漏极与电流输出端MON连...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，
申请(专利权)人：厦门优迅高速芯片有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35