一种用于示波器的多带宽光口采样电路制造技术

本发明专利技术公开了一种用于示波器的多带宽光口采样电路。该多带宽光口采样电路包括：光电转换单元OE，低通滤波器，多带宽采样保持单元，增益平衡补偿单元，信号处理单元，接口板卡单元，时基电路单元，系统电源。其中，低通滤波器、多带宽采样保持单元以及增益平衡补偿单元均为经过专门设计优化后的电路，三者相互配合实现以低成本、高精度地对10GHz以内的非归零编码光信号进行采样以完成对相关光通讯系统的眼图测量。本发明专利技术提供的技术方案适用于实现一种用于对光通讯系统进行眼图测量的低成本的光口采样示波器。光口采样示波器。光口采样示波器。

【技术实现步骤摘要】
一种用于示波器的多带宽光口采样电路


[0001]本专利技术涉及光通讯系统的光信号采样电路领域，具体涉及一种应用在示波器上，支持高精度采样频率高达10GHz的非归零编码光信号，以实现对相关光通讯系统进行眼图测量的低成本多带宽光口采样电路。

技术介绍

[0002]眼图是用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步时示波器显示的图形。从眼图上可以观察出相关系统的本身特性的优劣，进而根据眼图对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。眼图包含了丰富的信息，体现了数字信号整体的特征；例如，通过眼图可以观察出相关系统本身带来的码间串扰影响、噪声影响等。因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。
[0003]在光通讯领域中，采用示波器对光通信设备进行眼图测量以便确认光通信系统整体的性能优劣是业内主流的做法。而实现对光通讯系统的眼图测量，不仅要求相应示波器的光口采样电路的采样带宽足够宽（采样带宽高达10GHz）、采样信号的群延时波动小，而且要求光口采样电路本身的静态误差小以对光通讯系统眼图的测量具有最佳的动态增益范围。
[0004]目前的10GHz光口采样示波器为了实现对10GHz以下波特率的光模块或光通讯系统光信号的采样，进而完成眼图测量及码型锁定，通常在采用计数方式的精密时基来定位码型锁定时序并设置特定的系统频响特性来优化眼图测量，然后采用软件动态增益调整的方式进行眼图测量结果的显示。上述对光模块或光通讯系统光信号采样的实现方式为行业内的通用技术路线。基于该通用技术路线实现的系统复杂度和成本都很高。

技术实现思路

[0005]为了满足对光通讯系统或光模块进行眼图测量，带来的对示波器的信号采样电路的性能要求并兼顾实现成本，本专利技术提供一种实现成本低，且能够对高精度采样光信号的多带宽光口采样电路。该多带宽光口采样电路对光信号采样的静态误差小，用于示波器对光通讯系统进行眼图测量具有良好的动态增益范围。
[0006]本专利技术提供一种用于示波器的多带宽光口采样电路。所述多带宽光口采样电路包括：光电转换单元OE，低通滤波器，多带宽采样保持单元，增益平衡补偿单元，信号处理单元，接口板卡单元，时基电路单元以及系统电源。
[0007]所述光电转换单元OE，用于将待采样光信号转换成电信号后，输出到所述低通滤波器。所述低通滤波器，用于对所述光电转换单元OE输出的电信号按照选择的工作带宽进行滤波后，以差分信号的形式输出到所述多带宽采样保持单元。
[0008]所述多带宽采样保持单元，用于按照配置工作带宽对所述差分信号进行放大后采样以获得相应的采样信号，并将所述采样信号输出到所述增益平衡补偿单元。所述增益平
衡补偿单元，用于对所述多带宽采样保持单元输出的采样信号中的静态误差进行消除，并将消除所述静态误差后的采样信号进行增益补偿后，输出到所述信号处理单元进行计算处理以产生示波器的显示数据。所述静态误差指所述多带宽采样保持单元在无输入信号或输入信号为0V的情况下输出的静态差分信号。所述信号处理单元，还用于通过所述接口板卡单元与示波器进行交互，以将所述显示数据发送至所述示波器进行显示。所述系统电源，用于为所述多带宽光口采样电路的各部分供电。所述时基电路单元，用于提供所述多带宽光口采样电路所需要时钟信号。
[0009]进一步地，所述低通滤波器的带宽大于10GHz,且其在10GHz范围内的群延时波动小于2%。
[0010]所述低通滤波器由N个电感和N
‑
1个RC串联结构，N为不小于2的正整数构成。所述N个电感依次串联后形成的电感支路的一端为所述低通滤波器的输入端，另一端为所述低通滤波器的输出端。所述N
‑
1个RC串联结构分别接在所述N个电感中所有相邻的两个电感之间，每个所述RC串联结构包括一个一端接在所述相邻两个电感连接公共端的电容以及一个一端与地连接的电阻。根据电感的串联位置为所述N个电感赋予编号，低通滤波器输入端的电感作为第1个电感，相连的两个电感的编号之间相差1。第i个所述电感的电感值与N
‑
(i
‑
1)个所述电感的电感值相等，i为正整数且；连接在第i电感和第i+1电感之间的RC串联结构为第i个RC串联结构，第i个RC串联结构的电容为第i个电容，其电阻为第i个电阻；第i个电容的电容值与第N
‑
i个所述电容的电容值相等；第i个所述电阻的阻值与第N
‑
i个所述电阻的阻值相等，且第1个所述电阻的阻值至第个所述电阻的阻值依次增大；第i个所述电阻的阻值、第i个所述电感的电感值以及第i个所述电容的电容值之间满足以下关系：，其中K、A皆为正整数。
[0011]进一步地，所述多带宽采样保持单元包括：偏置及带宽配置电路，可配置带宽放大器，二级串联降采样保持电路以及时钟接收电路。所述偏置及带宽配置电路，用于为所述可配置带宽放大器提供输入偏置电压和输出带宽配置信号。所述可配置带宽放大器，具有多个不同工作带宽MOS管，由所述带宽配置信号选择其中一个作为工作放大管以实现工作带宽的配置，基于配置的工作带宽对所述低通滤波器输出的差分信号进行放大后输出到所述二级串联降采样保持电路。所述二级串联降采样保持电路，用于对所述可配置带宽放大器输出的信号进行采样保持，其每一级由采样保持放大器接两个串联的反相放大器构成。所述时钟接收电路，用于对从所述时基电路单元接收第一时钟信号进行不同延时处理后，分别产生提供给所述二级串联降采样保持电路中两个采样保持放大器的采样时钟信号。所述多带宽采样保持单元的采样带宽可由用户进行配置，以适应对1.25GHz、2.5GHz、3.125GHz、4.25GHz、6.25GHz以及10GHz中任一频率的非归零编码光信号的采样需要。
[0012]进一步地，所述增益平衡补偿单元包括：采样信号匹配输入电路101，差分比例放大器电路102，偏置补偿放大电路。所述多带宽采样保持单元输出的采样信号依次经由采样信号匹配输入电路101、差分比例放大器电路102、偏置补偿放大电路输出到所述信号处理单元。所述偏置补偿放大电路，用于消除所述多带宽采样保持单元输出的采样信号中的静
态误差，并对消除所述静态误差后的采样信号进行增益补偿。
[0013]其中，所述偏置补偿放大电路包括：偏置补偿电路以及可调增益放大器104。所述偏置补偿电路，包括：电阻R35、R36、R37、R38，差分输入单端输出的放大器U2，模数转换器105，数模转换器107和微控制器106。电阻R35、R36、R37、R38以及差分输入单端输出的放大器U2组成偏置调节放大器电路103。其中，电阻R35、R36的阻值相等,电阻R37、R38的阻值相等。所述放大器U2的负相输入端通过电阻R35接所述差分比例放大器电路的负相输出端信号301，并通过电阻R37与所述放大器U2的输出端连接。所述放大器U2的正相输入端通过电阻R36接所述差分比例放大器电路的正相输出端信号302，并通过电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于示波器的多带宽光口采样电路，其特征在于，所述多带宽光口采样电路包括：光电转换单元OE，低通滤波器，多带宽采样保持单元，增益平衡补偿单元，信号处理单元，接口板卡单元，时基电路单元以及系统电源；所述光电转换单元OE，用于将待采样光信号转换成电信号后，输出到所述低通滤波器；所述低通滤波器，用于对所述光电转换单元OE输出的电信号按照选择的工作带宽进行滤波后，以差分信号的形式输出到所述多带宽采样保持单元；所述多带宽采样保持单元，用于按照配置工作带宽对所述差分信号进行放大后采样以获得相应的采样信号，并将所述采样信号输出到所述增益平衡补偿单元；所述增益平衡补偿单元，用于对所述多带宽采样保持单元输出的采样信号中的静态误差进行消除，并将消除所述静态误差后的采样信号进行增益补偿后，输出到所述信号处理单元进行计算处理以产生示波器的显示数据，所述显示数据包括眼图数据；所述静态误差指所述多带宽采样保持单元在无输入信号或输入信号为0V的情况下输出的静态差分信号；所述信号处理单元，还用于通过所述接口板卡单元与示波器进行交互，以将所述显示数据发送至所述示波器进行显示；所述系统电源，用于为所述多带宽光口采样电路的各部分供电；所述时基电路单元，用于提供所述多带宽光口采样电路所需要时钟信号。2.如权利要求1所述的多带宽光口采样电路，其特征在于，所述多带宽采样保持单元的采样带宽可由用户进行配置以适应对1.25GHz、2.5GHz、3.125GHz、4.25GHz、6.25GHz以及10GHz中任一频率的非归零编码光信号的采样需要。3.如权利要求1或2所述的多带宽光口采样电路，其特征在于，所述多带宽采样保持单元，包括：偏置及带宽配置电路，可配置带宽放大器，二级串联降采样保持电路以及时钟接收电路；所述偏置及带宽配置电路，用于为所述可配置带宽放大器提供输入偏置电压和输出带宽配置信号；所述可配置带宽放大器，具有多个不同工作带宽MOS管，由所述带宽配置信号选择其中一个作为工作放大管以实现工作带宽的配置，基于配置的工作带宽对所述低通滤波器输出的差分信号进行放大后输出到所述二级串联降采样保持电路；所述二级串联降采样保持电路，用于对所述可配置带宽放大器输出的信号进行采样保持，其每一级由采样保持放大器接两个串联的反相放大器构成；所述时钟接收电路，用于对从所述时基电路单元接收第一时钟信号进行不同延时处理后，分别产生提供给所述二级串联降采样保持电路中两个采样保持放大器的采样时钟信号。4.如权利要求3所述的多带宽光口采样电路，其特征在于，所述增益平衡补偿单元包括：采样信号匹配输入电路，差分比例放大器电路，偏置补偿放大电路；所述多带宽采样保持单元输出的采样信号依次经由采样信号匹配输入电路、差分比例放大器电路、偏置补偿放大电路输出到所述信号处理单元；所述偏置补偿放大电路，用于消除所述多带宽采样保持单元输出的采样信号中的静态误差，并对消除所述静态误差后的采样信号进行增益...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉哲，陈晓东，
申请(专利权)人：苏州联讯仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：