本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及跨阻放大器的自動(dòng)增益電路。

背景技術(shù)：

用于光通信領(lǐng)域的跨阻放大器,它的目的在于提升跨阻放大器的輸入動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)輸入信號(hào)較大時(shí)，跨阻放大器會(huì)通過(guò)自動(dòng)增益控制(auto-gain-contral,agc)來(lái)減小增益從而保證信號(hào)能正常處理，保證不出現(xiàn)誤碼，從而提升跨阻放大器的輸入動(dòng)態(tài)范圍。目前有兩種agc,一種為連續(xù)型agc，即當(dāng)agc啟動(dòng)后，跨阻放大器增益隨著輸入信號(hào)的增大而連續(xù)減小。另一種為分段式agc，即當(dāng)輸入信號(hào)大于一定值時(shí)，增益直接突變到另一個(gè)值。本發(fā)明介紹的是后一種agc。下面為現(xiàn)有的分段agc技術(shù)。

此技術(shù)中，xi0代表的是某種反相放大電路，它與rf構(gòu)成了基本的跨阻放大電路，xi1代表的是遲滯比較器，假設(shè)它的遲滯上限為vref+vhys,遲滯下限為vref-vhys。均值檢測(cè)電路檢測(cè)的是vout的均值信號(hào)它的實(shí)現(xiàn)方式有很多，用簡(jiǎn)單的rc電路也可以實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)有技術(shù)是通過(guò)圖1所示的電路圖來(lái)實(shí)現(xiàn)的：當(dāng)輸入光功率較小時(shí)，xi1輸出為低電平，nm0處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)跨阻放大器的跨阻約為rf。

隨著光功率增大，光響應(yīng)電流均值也會(huì)增大，從而導(dǎo)致減小，當(dāng)時(shí)，遲滯比較電路輸出由低電平翻至高電平，使得nm0由關(guān)斷變成開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)rf2與rf的并聯(lián)，從而跨阻放大器跨阻約為從而提升了輸入動(dòng)態(tài)范圍。

這種技術(shù)的缺點(diǎn)：：

1.輸入動(dòng)態(tài)范圍差。這種技術(shù)無(wú)法與直流恢復(fù)電路(dc-restore)兼容，這導(dǎo)致當(dāng)agc啟動(dòng)后，隨著光功率增加，會(huì)隨之減小，當(dāng)減小至一定程度，使得電路進(jìn)入了非線性放大區(qū)，信號(hào)眼圖將大大劣化，從而出現(xiàn)誤碼。

2.該技術(shù)存在較大的穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)。這是因?yàn)楫?dāng)agc臨界啟動(dòng)時(shí)(設(shè)此時(shí)光電流為ipdagcth)，會(huì)由vref-vhys變化至如果電路不會(huì)振蕩，反之，如果電路則會(huì)振蕩，其振蕩機(jī)理為無(wú)穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。為了避免振蕩，必須增大vhys或者增大rf2，從而增大設(shè)計(jì)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用于光通信跨阻放大器分段自動(dòng)增益電路，動(dòng)態(tài)范圍大大提升，穩(wěn)定性好。

為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于光通信跨阻放大器分段自動(dòng)增益電路，包括：

反相放大器xi0，其與跨阻rf構(gòu)成跨阻放大器；其輸入端與光電流ipd連接，輸出端通過(guò)電阻r1連接至運(yùn)算放大器xi1的負(fù)極輸入端；運(yùn)算放大器xi1的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm0的控制極，開(kāi)關(guān)管nm0的發(fā)射極接地、集電極與光電流ipd連接；

還包括一所述反相放大器xi0等比例鏡像設(shè)置的反相放大器xi2；其輸入端與輸出端連接并連接至運(yùn)算放大器xi1的正極輸入端；所述運(yùn)算放大器xi1的輸出端與負(fù)極輸入端之間連接電容c1；

所述運(yùn)算放大器xi1的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm1的控制極，開(kāi)關(guān)管nm1的發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻r2連接至電源vsupply，所述開(kāi)關(guān)管nm1的集電極還連接至電壓遲滯比較器xi3的負(fù)極輸入端；電壓遲滯比較器xi3的正極輸入端通過(guò)電阻r3連接至所述電源vsupply；所述電壓遲滯比較器xi3的正極輸入端還通過(guò)一電流源iref接地；

所述電壓遲滯比較器xi3的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm3的控制極，發(fā)射極連接至跨阻rf的一端，跨阻rf的另一端通過(guò)跨阻rf2連接至開(kāi)關(guān)管nm3的集電極；

所述開(kāi)關(guān)管nm1與nm0為鏡像開(kāi)關(guān)管；

所述反相放大器xio、xi2、跨阻rf、運(yùn)算放大器xi1、開(kāi)關(guān)管nm0、電阻r1、電容c1構(gòu)成直流恢復(fù)環(huán)路；所述所述電壓遲滯比較器xi3、開(kāi)關(guān)管nm1、開(kāi)關(guān)管nm3、跨阻rf2、電流源iref構(gòu)成第一分段增益電路。

在一較佳實(shí)施例中：還包括第二分段增益電路，所述第二分段增益電路與第一分段增益電路并聯(lián)設(shè)置。

在一較佳實(shí)施例中：所述第二分段增益電路包括開(kāi)關(guān)管nm5，其控制極與所述運(yùn)算放大器xi的輸出端連接，發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻r4連接至所述電源vsupply；所述開(kāi)關(guān)管nm5的集電極還連接至電壓遲滯比較器xi4的負(fù)極輸入端；電壓遲滯比較器xi4的正極輸入端通過(guò)電阻r5連接至所述電源vsupply；所述電壓遲滯比較器xi4的正極輸入端還通過(guò)一電流源iref1接地；

所述電壓遲滯比較器xi4的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm4的控制極，發(fā)射極連接至跨阻rf的一端，跨阻rf的另一端通過(guò)跨阻rf3連接至開(kāi)關(guān)管nm4的集電極。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案的具備以下有益效果：

1.動(dòng)態(tài)范圍大大提升。因?yàn)榇思夹g(shù)基于直流恢復(fù)電路技術(shù)，與dc-restore完全兼容，不會(huì)發(fā)生因?yàn)橹绷鬏敵?imgfile="bda0001336402990000041.gif"wi="98"he="86"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>過(guò)低而造成信號(hào)嚴(yán)重失真。

2.穩(wěn)定性好。此技術(shù)采用的電流遲滯比較，當(dāng)agc啟動(dòng)后，時(shí)，由于跨阻放大器跨阻變成約為直流恢復(fù)環(huán)路的環(huán)路增益略變小，ioffset略變小。但由于

ioffset相對(duì)整體來(lái)說(shuō)，變化可以忽略不計(jì)，因此對(duì)于電流遲滯范圍要求不高，只要設(shè)計(jì)合適，不會(huì)發(fā)生振蕩。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中分段增益技術(shù)的電路圖；

圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1的電路圖；

圖3為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例1跨阻放大器的跨阻隨輸入平均光電流的變化圖；

圖4為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例2的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施例1

參考圖1，一種應(yīng)用于光通信跨阻放大器分段自動(dòng)增益電路，包括：

反相放大器xi0，其與跨阻rf構(gòu)成跨阻放大器；其輸入端與光電流ipd連接，輸出端通過(guò)電阻r1連接至運(yùn)算放大器xi1的負(fù)極輸入端；運(yùn)算放大器xi1的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm0的控制極，開(kāi)關(guān)管nm0的發(fā)射極接地、集電極與光電流ipd連接；

還包括一所述反相放大器xi0等比例鏡像設(shè)置的反相放大器xi2；其輸入端與輸出端連接并連接至運(yùn)算放大器xi1的正極輸入端；所述運(yùn)算放大器xi1的輸出端與負(fù)極輸入端之間連接電容c1；

所述運(yùn)算放大器xi1的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm1的控制極，開(kāi)關(guān)管nm1的發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻r2連接至電源vsupply，所述開(kāi)關(guān)管nm1的集電極還連接至電壓遲滯比較器xi3的負(fù)極輸入端；電壓遲滯比較器xi3的正極輸入端通過(guò)電阻r3連接至所述電源vsupply；所述電壓遲滯比較器xi3的正極輸入端還通過(guò)一電流源iref接地；

所述電壓遲滯比較器xi3的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm3的控制極，發(fā)射極連接至跨阻rf的一端，跨阻rf的另一端通過(guò)跨阻rf2連接至開(kāi)關(guān)管nm3的集電極；

所述開(kāi)關(guān)管nm1與nm0為鏡像開(kāi)關(guān)管；

所述反相放大器xio、xi2、跨阻rf、運(yùn)算放大器xi1、開(kāi)關(guān)管nm0、電阻r1、電容c1構(gòu)成直流恢復(fù)環(huán)路；所述所述電壓遲滯比較器xi3、開(kāi)關(guān)管nm1、開(kāi)關(guān)管nm3、跨阻rf2、電流源iref構(gòu)成第一分段增益電路。

當(dāng)直流恢復(fù)環(huán)路啟動(dòng)時(shí)，其中，ith由反相放大器xi2的輸出vref決定，ioffset則決定于直流恢復(fù)環(huán)路的環(huán)路增益。該技術(shù)屬于現(xiàn)有技術(shù)，它的作用在于，使得從而保證電路工作在合適的直流點(diǎn)。

這個(gè)分段agc技術(shù)正是利用現(xiàn)有的直流恢復(fù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。開(kāi)關(guān)管nm1與nm0為等比例鏡像，設(shè)比例系數(shù)為n，因此有i1＝n*i0。電阻r2、r3、iref與電壓遲滯比較器xi3形成電流遲滯比較器，假設(shè)它的遲滯上限為iref+ihys,遲滯下限為iref-ihys。

當(dāng)輸入光功率由小開(kāi)始增大，會(huì)增大，i1會(huì)隨之增大。

當(dāng)i1<iref+ihys,即時(shí)，開(kāi)關(guān)管nm3處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)跨阻放大器的跨阻約為rf。

當(dāng)i1>iref+ihys,即時(shí)，遲滯比較電路輸出由低電平翻至高電平，使得開(kāi)關(guān)管nm3由關(guān)斷變成開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)跨阻rf2與跨阻rf的并聯(lián)，從而跨阻放大器的跨阻約為從而提升了輸入動(dòng)態(tài)范圍。圖2為跨阻放大器的跨阻隨輸入平均光電流的變化圖。

上述的應(yīng)用于光通信跨阻放大器分段自動(dòng)增益電路，動(dòng)態(tài)范圍大大提升。因?yàn)榇思夹g(shù)基于直流恢復(fù)電路技術(shù)，與dc-restore完全兼容，不會(huì)發(fā)生因?yàn)橹绷鬏敵?imgfile="bda0001336402990000066.gif"wi="93"he="85"img-content="drawing"img-format="gif"orientation="portrait"inline="no"/>過(guò)低而造成信號(hào)嚴(yán)重失真。

上述的應(yīng)用于光通信跨阻放大器分段自動(dòng)增益電路，穩(wěn)定性好。此技術(shù)采用的電流遲滯比較，當(dāng)agc啟動(dòng)后，時(shí)，由于跨阻放大器跨阻變成約為直流恢復(fù)環(huán)路的環(huán)路增益略變小，ioffset的絕對(duì)值略變大。但由于

ioffset相對(duì)整體來(lái)說(shuō)，變化可以忽略不計(jì)，因此對(duì)于電流遲滯范圍要求不高，只要設(shè)計(jì)合適，不會(huì)發(fā)生振蕩。

實(shí)施例2

參考圖4，本實(shí)施例相較于實(shí)施例1，還包括第二分段增益電路，所述第二分段增益電路與第一分段增益電路并聯(lián)設(shè)置。

所述第二分段增益電路包括開(kāi)關(guān)管nm5，其控制極與所述運(yùn)算放大器xi的輸出端連接，發(fā)射極接地，集電極通過(guò)電阻r4連接至所述電源vsupply；所述開(kāi)關(guān)管nm5的集電極還連接至電壓遲滯比較器xi4的負(fù)極輸入端；電壓遲滯比較器xi4的正極輸入端通過(guò)電阻r5連接至所述電源vsupply；所述電壓遲滯比較器xi4的正極輸入端還通過(guò)一電流源iref1接地；

所述電壓遲滯比較器xi4的輸出端連接至開(kāi)關(guān)管nm4的控制極，發(fā)射極連接至跨阻rf的一端，跨阻rf的另一端通過(guò)跨阻rf3連接至開(kāi)關(guān)管nm4的集電極。

實(shí)施例1是一種兩段式的自動(dòng)增益電路，而實(shí)施例2為三段式的自動(dòng)增益電路，基于上述設(shè)計(jì)，還是拓展為四段、五段或者更多段，屬于本實(shí)施例的簡(jiǎn)單替換，不再贅述。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，本實(shí)施例意在說(shuō)明該發(fā)明的想法和工作原理，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作任何形狀和結(jié)構(gòu)的細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍。