一种用于光通信接收机的光输入前置放大器制造技术

本发明专利技术揭示了一种用于光通信接收机的光输入前置放大器，包括：光电转换电路；反馈电阻，与所述光电转换电路相连接；与所述反馈电阻相连接的达林顿电路；与所述达林顿电路相连接的基于电流驱动的共基极放大电路；偏置电路，用于提供预设的偏置电压；两输入端分别与所述共基极放大电路和所述偏置电路相连接的差分放大电路，其输出端与所述反馈电阻相连接以使所述差分放大电路、反馈电阻、共基极放大电路和所述达林顿电路形成跨阻负反馈回路；及与所述差分放大电路相连接的输出缓冲电路。本发明专利技术提供的用于光通信接收机的光输入前置放大器的有益效果在于具有更高的光接收灵敏度，既能够适用于突发光信号的接收放大，也适用于传统连续信号的接收放大。

An optical input preamplifier for an optical communications receiver

The invention discloses an input preamplifier for optical communication receiver light comprises a photoelectric conversion circuit; feedback resistor is connected with the photoelectric conversion circuit; circuit Darlington resistor connected with the feedback; connected to the Darlington circuit of current driving common base amplifier circuit based on bias circuit;, used to provide bias voltage preset; two input terminals are respectively connected with the common base amplifier circuit and the bias circuit is connected to the differential amplifier circuit, and the output end of the feedback resistor connected to the differential amplifier circuit, feedback resistor, common base amplifier circuit and the Darlington circuit the formation of negative feedback transimpedance circuit; the output buffer circuit and differential amplifier connected with the. The present invention provides for optical communication receiver light input preamplifier has beneficial effects in higher light receiving sensitivity, which can be used for receiving burst optical signal amplification, receiving is also applicable to the traditional continuous signal amplification.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光通信接收领域，特别涉及一种用于光通信接收机的光输入前置放大器。
技术介绍
通常，用于光通信接收机的光输入前置放大器在光通信系统中的作用是将光信号转变为 电信号，它一般由一个光电二极管(PD)和一个跨阻放大器(TIA)组成，其中，光电二极管 将接收到的光信号转变为电流信号，再经跨阻放大器转变为电压信号并放大输出。由于光输 入前置放大器的跨阻增益和噪声特性是决定光接收机的接收灵敏度的重要技术指标，因而光 输入前置放大器是光接收和光通信系统的核心构件之一。传统的用于光通信接收机的光输入前置放大器，多数只适用于随机平衡码流(即输入光 信号的幅度、相位相对稳定，且码流中0和1的数量统计平衡的码流)的接收放大， 而不适用于突发信号(即输入光信号的幅度、相位和传号率——码流中0和1数量的 比率，都随时间而快速变化的码流)的接收放大，比如-1) 申请号为20048003618. 5的公开专利光接收用前置放大器，其公开的放大器包括反 相放大器和连接在该反相放大器的输入输出端子间的电流电压转换元件，上述反相放大器， 包括第一晶体管，其栅极与上述反相放大器的输入端子连接；第二晶体管，其源极与上述第 一晶体管的漏极连接、并且栅极被施加了预定的电压；以及负载，与上述第二晶体管的漏极 连接，还包括第三晶体管，连接在上述反相放大器的输入端子与上述第二晶体管的源极之间。2) 申请号为93106421. X的公开专利超动态范围光接收机前置放大器，该放大器的输 入级采用有恒流源的成对场效应晶体管组成的差动式电路，增益级的总电流由恒流源控制， 以此达到任何时间都不出现有源器件的饱和现象。上述专利的光输入前置放大器由于其电路中存在响应时延和其较低的接收灵敏度，均难 以应对突发信号的接收放大，然而，随着光通信技术和网络的发展，无源光网络(PON)、光 突发交换(OBS)、光包交换(OPS)等新技术的开发和应用，相应要求光接收前置放大器能 适用于突发光信号的接收放大，且尽可能提高光接收前置放大器的接收灵敏度。因此，如何提供一种能够应对突发光信号且接收灵敏度较高的光输入前置放大器，已成 为本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的所要解决的技术方案是提供一种用于光通信接收机的光输入前置放大器，以解 决现有技术的不足。为解决上述技术方案，本专利技术提供一种用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征 在于包括-光电转换电路，用于将接收的光信号转换为电流信号；反馈电阻，与所述光电转换电路相连接，用于将所述光电转换电路输出的电流信号转换 为电压信号；与所述反馈电阻相连接的达林顿电路，其由场效应晶体管和双极型晶体管构成达林顿管， 用于将所述电压信号转换为电流信号；与所述达林顿电路相连接的基于电流驱动的共基极放大电路，用于将所述达林顿电路输 出的电流信号转换为电压信号；偏置电路，用于根据设计人员的需要提供预设的偏置电压；两输入端分别与所述共基极放大电路和所述偏置电路相连接的差分放大电路，其输出端 与所述反馈电阻相连接以使所述差分放大电路、反馈电阻、共基极放大电路和所述达林顿电 路形成跨阻负反馈回路，所述差分放大电路用于将所述共基极放大电路输出的电压信号放大 转换为互补差分信号；与所述差分放大电路相连接的输出缓冲电路，用于根据后续电路的要求将所述差分放大 电路输出的互补差分信号予以缓冲后输出。较佳的，所述达林顿电路的场效应管采用恒流源作为负载。较佳的，当所述达林顿电路的双极型晶体管的集电极静态工作点电流为3-5mA，所述恒流 源的内阻在500-1000kQ，所述双极型晶体管的基极-发射极结电阻在800Q-1.5kQ时，所述 达林顿电路的等效跨导为150-200mA/V。较佳的，所述偏置电路由两个双极型晶体管、三个电阻形成的串联稳压电路，且其输出 端连接有电容以滤除输出电压的噪声。较佳的，所述共基极放大电路与所述偏置电路相连接以便由所述偏置电路提供偏置电压。较佳的，所述共基极放大电路包括由第一双极型晶体管、第一电阻、输出电压信号的 第二双极型晶体管、第二电阻、和电容形成的具有高频正相移特性的共基极放大器，其中， 所述第一双极型晶体管的集电极连接第一电阻，所述第二双极型晶体管的集电极连接第二电大于所述第二电阻的阻值1个数量级或1个数量级以上，所述电容连接在所述第一双极型晶体管和第二双极型晶体管的集电极之间。较佳的，所述共基极放大电路还包括由并联在所述第二电阻两端的开关管、及多个二极管形成的防过载电路，以便当所述共基极放大电路的输出电压幅度过载时，所述开关管导通以衰减所述共基极放大电路输出的电压信号。较佳的，所述共基极放大电路还包括与所述第二双极型晶体管的输出端相连接、且由电阻和恒流源构成的电平推移电路，其中，所述电平推移电路的电阻的阻值小于恒流源的内，阻3个数量级或3个数量级以上。较佳的，所述差分放大电路包括由电压负反馈共射极电路、双极型晶体管、和射极电阻构成的恒流源电路，其中，所述电压负反馈共射极电路用于提供偏置电压，所述双极型晶体管由所述电压负反馈共射极电路提供偏置电压，所述射极电阻连接在所述双极型晶体管发射极。较佳的，所述差分放大电路还包括在连接输入信号的差分放大晶体管上串联一个级联晶体管，且所述级联晶体管通过一二极管与所述偏置电路相连接，以使所述级联晶体管的偏置电压高于所述预设的偏置电压，其中，所述差分放大晶体管为所述差分放大电路的差分放大对管中的一者。较佳的，所述差分放大电路还包括分别与所述差分放大电路的差分放大对管的输出端相连接的两射极跟随器，且两射极跟随器各自都由双极型晶体管和恒流源构成。较佳的，所述输出缓冲电路包括与所述差分放大电路输出端相连接的电阻衰减网络、与所述电阻衰减网络相连接的具有电压负反馈的差分放大电路、和与所述具有电压负反馈的差分放大电路相连接的两射极跟随器。较佳的，所述电阻衰减网络由3个电阻串联构成的串联电路，且所述串联电路的两端分别接入所述差分放大电路输出的互补差分信号，处于所述串联电路中间位置的电阻两端作为输出端与所述具有电压负反馈的差分放大电路两输入端相连接。较佳的，所述具有电压负反馈的差分放大电路为电压增益小于或等于1的差分放大电路。较佳的，所述输出缓冲电路的两射极跟随器各自由双极型晶体管及负载电阻构成。本专利技术提供的用于光通信接收机的光输入前置放大器的有益效果之一在于具有高的开环增益和带宽，因而其与传统的光接收前置放大器相比，具有更高的光接收灵敏度，有益效果之二在于显著减小各种响应时延，例如自动增益控制相应时延、差分放大门限调整时延等，从而使其不但适用于随机平衡信号流的光接收放大，也适用于突发光信号的接收放大。附图说明图1为本专利技术提供的用于光通信接收机的光输入前置放大器的结构框图。图2为上述用于光通信接收机的光输入前置放大器的电路图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。请参照图l，本专利技术提供的用于光通信接收机的光输入前置放大器包括一个光电二极管1、一个反馈电阻(Rf) 2、 一个由场效应晶体管(FET)和双极型晶体管(BT)组成的达林顿电路3， 一个基于电流驱动的共基极放大电路4、 一个差分放大电路5、 一个提供偏置电压的偏置电路6、以及具有电压负反馈的差分放大电路7。光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于包括：　光电转换电路，用于将接收的光信号转换为电流信号；　反馈电阻，与所述光电转换电路相连接，用于将所述光电转换电路输出的电流信号转换为电压信号；　与所述反馈电阻相连接的达 林顿电路，其由场效应晶体管和双极型晶体管构成达林顿管，用于将所述电压信号转换为电流信号；　与所述达林顿电路相连接的基于电流驱动的共基极放大电路，用于将所述达林顿电路输出的电流信号转换为电压信号；　偏置电路，用于根据设计人员的需要 提供预设的偏置电压；　两输入端分别与所述共基极放大电路和所述偏置电路相连接的差分放大电路，其输出端与所述反馈电阻相连接以使所述差分放大电路、反馈电阻、达林顿电路和共基极放大电路形成跨阻负反馈回路，所述差分放大电路用于将所述共基极放大电 路输出的电压信号放大转换为互补差分信号；　与所述差分放大电路相连接的输出缓冲电路，用于根据后续电路的要求将所述差分放大电路输出的互补差分信号予以缓冲后输出。

【技术特征摘要】
1、一种用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于包括光电转换电路，用于将接收的光信号转换为电流信号；反馈电阻，与所述光电转换电路相连接，用于将所述光电转换电路输出的电流信号转换为电压信号；与所述反馈电阻相连接的达林顿电路，其由场效应晶体管和双极型晶体管构成达林顿管，用于将所述电压信号转换为电流信号；与所述达林顿电路相连接的基于电流驱动的共基极放大电路，用于将所述达林顿电路输出的电流信号转换为电压信号；偏置电路，用于根据设计人员的需要提供预设的偏置电压；两输入端分别与所述共基极放大电路和所述偏置电路相连接的差分放大电路，其输出端与所述反馈电阻相连接以使所述差分放大电路、反馈电阻、达林顿电路和共基极放大电路形成跨阻负反馈回路，所述差分放大电路用于将所述共基极放大电路输出的电压信号放大转换为互补差分信号；与所述差分放大电路相连接的输出缓冲电路，用于根据后续电路的要求将所述差分放大电路输出的互补差分信号予以缓冲后输出。2、 如权利要求1所述的用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于所述达 林顿电路的场效应管采用恒流源作为负载。3、 如权利要求2所述的用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于所述达 林顿电路的双极型晶体管的集电极静态工作点电流为3-5raA，所述恒流源的内阻在 500-1000kQ，所述双极型晶体管的基极-发射极结电阻在800Q-1.5kQ，所述达林顿电路的 等效跨导为150-200mA/V。4、 如权利要求1所述的用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于所述偏 置电路由两个双极型晶体管、三个电阻形成的串联稳压电路，且其输出端连接有电容以滤除 输出电压的噪声。5、 如权利要求4所述的用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于所述共 基极放大电路与所述偏置电路相连接以便由所述偏置电路提供偏置电压。6、 如权利要求5所述的用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于所述共基极放大电路包括由第一双极型晶体管、第一电阻、输出电压信号的第二双极型晶体管、 第二电阻、和电容形成的具有高频正相移特性的共基极放大器，其中，所述第一双极型晶体 管的集电极连接第一电阻，所述第二双极型晶体管的集电极连接第二电阻，且所述第一电阻的阻值大于所述第二电阻的阻值1个数量级或1个数量级以上，所述电容连接在所述第一双 极型晶体管和第二双极型晶体管的集电极之间。7、 如权利要求6所述的用于光通信接收机的光输入前置放大器，其特征在于所述共 基极放大电路还...

【专利技术属性】
技术研发人员：易河清，
申请(专利权)人：上海博为光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]