跨阻放大器的输出信号控制方法及电路技术

本发明专利技术公开了一种跨阻放大器的输出信号控制方法及电路，该方法包括以下步骤：Ａ１０、从跨阻放大器的信号输出端获得取样电压；Ａ２０、以取样电压与基准电压的差值作为误差电压，所述基准电压为电源电压的一半；Ａ３０、对误差电压进行放大；Ａ４０、将放大后的误差电压转化为反馈电流并反馈给跨阻放大器；Ａ５０、跨阻放大器根据反馈电流调整输出电压。本发明专利技术通过对跨阻放大器的输出电压与基准电压之差进行误差放大并反馈给放大器的反向输入端，并且设定基准电压为电源电压的一半，从而钳制输出电压，保持其为恒定值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及跨阻放大器，尤其是涉及跨阻放大器的输出信号控制方法及电路。
技术介绍
光接收机是光纤传输系统中的重要组成部分，其作用将经光纤传输后衰减的微弱 光脉冲信号转换为电脉冲信号，并放大、还原为与发送端一致的数字脉冲信号。光接收机包 括光电二极管(PD)或光探测器、前置放大器、具有均衡和滤波特性的主放大器、时钟恢复 电路、数据判决电路以及进一步的数据处理电路等。在经历了光纤衰减后，信号到达接收端时已经很微弱，因此，光探测器产生的电流 也非常微弱，如果采用一般的放大器进行放大，由于放大器本身会引入噪声，后一级放大器 必然会将前一级放大器引入的噪声进行放大，因此，信噪比不会得到明显改善。为了解决上 述问题，需要一个低噪声、高增益的前置放大器对信号进行放大。为了与光探测器达到良好 的匹配，并获得较低的噪声和较宽的带宽，前置放大器的增益不能太高，其输出电压范围大 约为几至几十亳伏。前置放大器作为光接收机中的关键部分，其性能在很大程度上决定了整个光接收 机的性能。目前，在光通信领域中，通常采用跨阻放大器作为光接收机的前置放大器，其原 理如图1所示，即在放大器的反相输入端和输出端之间接一个反馈电阻Rf，保证恒定的电 压输出。国、内外对跨阻放大器作了大量的研究，一般跨阻放大器对输出直流电平没有限 制，只要输出稳定并能较好的驱动限幅放大器即可。虽然跨阻放大器的增益较高，但是由于 在光接收机中，输入信号一般是经过衰减的光电信号，所以其输出信号幅度一般不大(小 于100mV)，可是如果输入光信号逐渐饱和，即使AGC(Automatic Gain Control自动增益控 制)工作，跨阻放大器的输出幅度仍然较大，系统输出容易产生直流失调，影响输出眼图的 质量，从而降低光接收机的灵敏度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决跨阻放大器的输出影响输出眼图的质量，从而 降低光接收机的灵敏度的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是提供一种跨阻放大器的输出 信号控制方法，包括以下步骤A10、从跨阻放大器的信号输出端获得取样电压；A20、以取样电压与基准电压的差值作为误差电压，所述基准电压为电源电压的一 半；A30、对误差电压进行放大；A40、将放大后的误差电压转化为反馈电流并反馈给跨阻放大器；A50、跨阻放大器根据反馈电流调整输出电压。上述方案中，步骤AlO中的取样电压通过线性取样电路获得，所述线性取样电路包括两个串联的取样电阻，所述两个取样电阻的另一端分别连接至跨阻放大器的信号输出端，取样电压的输出端连接在两个取样电阻的串联线路上。步骤A20中的基准电压通过基准电路获得，所述基准电路具有第一、第二 PMOS管， 二者的栅极分别与各自的源极相连，且第一 PMOS管的漏极与电源相连，源极与第二 PMOS管 的漏极相连，第二 PMOS管的源极接地，该基准电路的基准电压输出端与第一 PMOS管的源极 相连。步骤A30中通过误差放大电路对误差电压进行放大，所述误差放大电路包括第三PMOS管501，用于为误差放大电路提供工作电流；差分输入电路，由第四、第五PMOS管组成，第四PMOS管的栅极连接取样电压，第五 PMOS管的栅极连接基准电压；共源共栅电流镜负载，由第一、第二、第三和第四NMOS管组成，第一和第二NMOS管 的栅极互连，第三和第四NMOS管的栅极互连，第四PMOS管的源极与第三NMOS管的栅极连 接，第五PMOS管的源极连接V/I转换电路的输入端；第三PMOS管和第一 NMOS管的栅极分 别连接由外围偏置电路提供的偏置电压。本专利技术还提供了一种跨阻放大器的输出信号控制电路，包括线性取样电路，用于对跨阻放大器的输出信号进行取样以获得取样电压；基准电路，用于获得基准电压，该基准电压为电源电压的一半；误差放大电路，对从线性取样电路获得的取样电压与基准电压的差值进行放大， 得到误差电压；V/I转换电路，将误差电压转化为反馈电流并反馈给跨阻放大器。上述电路中，所述线性取样电路包括两个串联的取样电阻，所述两个取样电阻的另一端分别连 接至跨阻放大器的信号输出端，取样电压的输出端连接在两个取样电阻的串联线路上。所述基准电路具有第一、第二 PMOS管，二者的栅极分别与各自的源极相连，且第 一 PMOS管的漏极与电源电压相连，源极与第二 PMOS管的漏极相连，第二 PMOS管的源极接 地，该基准电路的基准电压输出端与第一 PMOS管的源极相连。所述误差放大电路包括第三PMOS管501，用于为误差放大电路提供工作电流；差分输入电路，由第四、第五PMOS管组成，第四PMOS管的栅极连接取样电压，第五 PMOS管的栅极连接基准电压；共源共栅电流镜负载，由第一、第二、第三和第四NMOS管组成，第一和第二 NMOS管 的栅极互连，第三和第四NMOS管的栅极互连，第四PMOS管的源极与第三NMOS管的栅极连 接，第五PMOS管的源极连接V/I转换电路的输入端；第三PMOS管和第一 NMOS管的栅极分 别连接由外围偏置电路提供的偏置电压。本专利技术，通过对跨阻放大器的输出电压与基准电压之差进行误差放大并反馈给放 大器的反向输入端，并且设定基准电压为电源电压的一半，从而钳制输出电压，保持其为恒 定值。本专利技术具有以下优点(1)、输出信号直流共模电平在供电电源电压的一半处。(2)、 控制电路在大动态范围的输入光电流时，依然能够保持很高的稳定度。(3)、控制电路的反 馈，不影响放大器主体的正常工作。附图说明图1为现有跨阻放大器的原理图；图2为本专利技术提供的跨阻放大器的输出信号控制电路原理图；图3为本专利技术提供的跨阻放大器的输出信号控制电路一种具体实施例的电路图；图4为本专利技术提供的控制电路的输出特性曲线图；图5为本专利技术提供的控制电路的温度特性曲线图。具体实施例方式本专利技术提供了一种跨阻放大器的输出信号控制方法，主要应用于光接收机中的跨阻放大器电路中，针对跨阻放大器的输出信号进行控制，以保证该放大器输出信号的稳定 性，该方法包括以下步骤A10、从跨阻放大器的信号输出端获得差分电压信号并经线性取样电路获得取样 电压；A20、以取样电压与基准电压的差值作为误差电压，所述基准电压为电源电压的一 半；A30、对误差电压进行放大；A40、将放大后的误差电压转化为反馈电流并反馈给跨阻放大器；A50、跨阻放大器根据反馈电流调整输出电压。本专利技术还提供了基于上述控制方法的控制电路，图2是该控制电路的原理图，宽 带放大器10和缓冲器20组成放大电路，线性取样电路30对输出缓冲器20的输出信号进行 直流取样，并计算与基准电路40获得的基准电压的差值，该差值输入到误差放大电路50进 行误差放大得到误差电压信号，误差电压信号通过V/I转换电路60转换为误差电流信号， 误差电流信号输入到宽带放大器10的反相输入端，从而钳制输出缓冲器20的输出电压，保 持输出电压为恒定值。图3是上述控制电路的一种具体实施方式电路图，如图3所示，该控制电路包括线 性取样电路30、基准电路40、误差放大电路50和V/I转换电路60。线性取样电路30包括串联连接的第一、第二取样电阻301、302，第一、第二取样电 阻301、302的另一端分别连接至输出缓冲器20的信号输出端获得得差分电压信号，取样电 压本文档来自技高网...

【技术保护点】
跨阻放大器的输出信号控制方法，其特征在于包括以下步骤：Ａ１０、从跨阻放大器的信号输出端获得取样电压；Ａ２０、以取样电压与基准电压的差值作为误差电压，所述基准电压为电源电压的一半；Ａ３０、对误差电压进行放大；Ａ４０、将放大后的误差电压转化为反馈电流并反馈给跨阻放大器；Ａ５０、跨阻放大器根据反馈电流调整输出电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：童志强，蒋湘，周华，彭显旭，汤晶，叶亚琴，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]