專利名稱：光輸入前置放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光接收機(jī)的光輸入前置放大器，首先通過電流放大器直接對(duì)光電二極管輸出微弱電流信號(hào)進(jìn)行電流放大，再進(jìn)行電流/電壓變換放大，使得電流/電壓變換和信號(hào)放大更為充分，得以大幅度提高光輸入前置放大器靈敏度。
背景技術(shù)：
光接收機(jī)一般被用作數(shù)據(jù)傳輸裝置。一個(gè)傳統(tǒng)的光接收器一般包括一個(gè)光電二極管以及一個(gè)光輸入前置放大器；光電二極管接收光信號(hào)并將光信號(hào)變換為微弱的電流信號(hào)輸出，光輸入前置放大器用于將光電二極管變換后微弱的電流信號(hào)進(jìn)行放大。所以，光輸入前置放大器是決定光接收機(jī)靈敏度的主要因素之一。
因?yàn)楣怆娏魇潜恢苯愚D(zhuǎn)換并放大的，光輸入前置放大器必須具備低噪音、高截止頻率、以及高跨導(dǎo)的能力以便使光輸入前置放大器能夠提供一個(gè)無(wú)失真的輸出。所以，光輸入前置放大器的成本較高，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，不容易制造。
所以，一般用跨阻放大器來作為光輸入前置放大器，該跨阻放大器的前端使用一個(gè)金屬場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MESFET)來將光電二級(jí)管變換后的微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大，其中該跨阻放大器的輸入電流為光電二極管的微弱電流信號(hào)，輸出是與輸入電流成正比的電壓信號(hào)，跨阻放大器同時(shí)完成了將光電二級(jí)管的微弱輸出電流放大與電流/電壓變換的過程。不過，這種光輸入前置放大器一個(gè)常見的問題就是其靈敏度低，其電流/電壓變換和信號(hào)放大都不夠充分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種光接收機(jī)的光輸入前置放大器，首先通過電流放大器直接對(duì)光電二極管輸出微弱電流信號(hào)進(jìn)行放大，再進(jìn)行電流/電壓變換放大，使得電流/電壓變換和信號(hào)放大更為充分，得以大幅度提高光輸入前置放大器靈敏度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種光接收機(jī)的光輸入前置放大器，其中該光輸入前置放大器的靈敏度至少比傳統(tǒng)的前置放大器高10dB，即比傳統(tǒng)的前置放大器好至少10倍。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種光接收機(jī)的光輸入前置放大器，其中該光輸入前置放大器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)被簡(jiǎn)化，以便使得使用這種光輸入前置放大器的光接收機(jī)制造成本降到最低。
在本發(fā)明中，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供了一種光輸入前置放大器，其包括一個(gè)光電二極管，其用于將一個(gè)輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光電流信號(hào)輸出；
一個(gè)用于對(duì)光電二極管的輸出電流進(jìn)行前級(jí)放大的裝置，其中輸出電流被前級(jí)放大而形成一個(gè)前級(jí)放大電流；以及，一個(gè)輸出電路裝置，其將前級(jí)放大電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)電壓信號(hào)輸出。
通過以下詳細(xì)說明、附圖、以及所附的權(quán)利要求書，本發(fā)明的以上包括其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)將得到進(jìn)一步明確。


圖1為使用有本發(fā)明光輸入前置放大器一個(gè)較佳實(shí)施例的一個(gè)光接收機(jī)的方框圖。
圖2為本發(fā)明光接收機(jī)上述較佳實(shí)施例中光輸入前置放大器的一個(gè)電路圖。
圖3顯示的是本發(fā)明光接收機(jī)上述較佳實(shí)施例中光輸入前置放大器的一個(gè)變體。
具體實(shí)施例方式
參看附圖中的圖1，其顯示有本發(fā)明一種光接收機(jī)一個(gè)較佳實(shí)施例的一種光輸入前置放大器，其中該光輸入前置放大器包括有一個(gè)光電二極管10、一個(gè)裝置20、以及一個(gè)輸出電路單元30；光電二極管10用于將一個(gè)輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光電流信號(hào)輸出；裝置20用于對(duì)光電二極管10的輸出電流進(jìn)行前級(jí)放大；其中輸出電流30被前級(jí)放大而形成一個(gè)前級(jí)放大電流。
在本較佳實(shí)施例中，光電二極管10被實(shí)施成一種專門為優(yōu)化自身光靈敏度而設(shè)計(jì)的P-N結(jié)，其被用來探測(cè)光通信信號(hào)并將光功率轉(zhuǎn)換成為電功率。在本實(shí)施例中，當(dāng)光電二極管10接收輸入光信號(hào)時(shí)，光電二極管10根據(jù)光電流將輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為輸出電流。如圖2所示，光輸入前置放大器的電氣結(jié)構(gòu)顯示了光電二極管10是如何整合了前置放大裝置20的。前置放大裝置20被實(shí)施為一個(gè)放大電路，并包括一個(gè)反饋電路21和一個(gè)射極跟隨器22；反饋電路21根據(jù)光電二極管處的的輸出電流產(chǎn)生一個(gè)反饋信號(hào)從而基本上形成前置放大電流；射極跟隨器22被電連接至反饋電路21從而輸出前置放大電流。在本較佳實(shí)施例中，反饋電路21包括有一個(gè)與光電二極管10電連接的第一三極管Q1和一個(gè)與第一三極管電耦合的第二三極管Q2，當(dāng)光電二極管10的光電流通過第一三極管Q1被傳送至第二三極管Q2的時(shí)候，第二三極管Q2形成反饋信號(hào)并傳送回第一三極管Q1從而形成前置放大電流。在本實(shí)施例中，第一三極管Q1為一個(gè)NPN型三極管而第二三極管Q2為一個(gè)PNP型三極管，第二三極管Q2與第一三極管Q1電耦合形成了反饋電路21的正反饋電路。
反饋電路21還包括有電耦合在第一和第二三極管Q1，Q2之間的至少一個(gè)的二極管D0…Dn。值得指出的是，當(dāng)在第一和第二三極管Q1，Q2之間電耦合有兩個(gè)或者更多的的二極管D0…Dn時(shí)，這些二極管D0…Dn為串聯(lián)。
在本較佳實(shí)施例中，通過反饋電路21的輸出電流比僅通過第一三極管Q1的輸出電流至少要大104倍，因?yàn)榉答侂娐?1通過生成反饋信號(hào)大大的放大了輸出電流。所以，通過從反饋電路21生成反饋信號(hào)，光輸入前置放大器的輸入阻抗可以被大大降低，從而可以使的光輸入前置放大器的輸入電容的副作用降到最低，從而提高光輸入前置放大器電氣結(jié)構(gòu)的效率。
射極跟隨器22還包括一個(gè)第三三極管D3以及一個(gè)反相放大器A1；該第三三極管D3與第一三極管D1電耦合并從第一三極管D1處接收前置放大電流；而反相放大器A1用于從第三三極管D3處輸出前置放大電流。
在本實(shí)施例中，第三三極管D3是一個(gè)NPN型晶體管，與第一晶體管D1電耦合并用于將前置放大電流傳給反相放大器A1。另外，該反相放大器A1不僅從反饋電路21處輸出前置放大電流作為反相信號(hào)，而且將前置放大電流通過一個(gè)反饋電阻Rf反饋給第一三極管Q1。也就是說，反相放大器A1具有兩個(gè)輸出端，分別與輸出電路單元30和反饋電阻Rf連接，分別用于將前置放大電流輸出給輸出電路單元30以及用于通過反饋電阻Rf將前置放大電流反饋給第一三極管Q1。
圖3顯示的是光輸入前置放大器的前置放大裝置20’的一種變體，其具有相似的電路可以形成反饋信號(hào)。在本實(shí)施例中，第一三極管Q1為一個(gè)PNP型三極管而第二三極管Q2為一個(gè)NPN型三極管，其中第二三極管Q2與第一三極管Q1電耦合以形成正反饋電路。另外，第三晶體管Q3為一個(gè)PNP型晶體管并與第一晶體管D1電耦合，將放大后的電流傳輸給反相放大器A1。
在較佳實(shí)施例中，輸出電路單元30包括一個(gè)放大電路裝置31、一個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換器32、以及一個(gè)緩沖級(jí)電路33；放大電路裝置31與前置放大裝置20電連接并用于放大前置放大電流；電流電壓轉(zhuǎn)換器32用于將前置放大電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓；緩沖級(jí)電路33用來緩沖作為輸出信號(hào)的并與光電二極管10的輸出電流成正比的輸出電壓。
如圖1所示，放大電路裝置31包括有串聯(lián)連接的復(fù)數(shù)個(gè)放大電路A1…An，用來對(duì)前置放大裝置20處的前置放大電流進(jìn)行放大。
值得指出的是，當(dāng)從光電二極管10處輸出的輸出電流流經(jīng)前置放大裝置20和輸出電路單元30的時(shí)候，光輸入前置放大器的靈敏度比傳統(tǒng)的前置放大器至少高了10dB，即比傳統(tǒng)前置放大器至少好了10倍，而光輸入前置放大器的覆蓋范圍能夠達(dá)到30dB。
本發(fā)明之發(fā)明人在此著重聲明，附圖中所顯示內(nèi)容以及以上所描述的本發(fā)明實(shí)施例目的僅系出于示例而非限制。
通過以上詳細(xì)揭露，現(xiàn)可看到本發(fā)明的目的均已完全有效地得以實(shí)現(xiàn)。為了達(dá)到顯示本發(fā)明的功能及結(jié)構(gòu)方面原理的目的，已經(jīng)圖示并描述了本發(fā)明的實(shí)施例，而且所有變化均未背離本發(fā)明的原理。本發(fā)明包涵所附權(quán)利要求書所界定范圍內(nèi)的所有變體。
權(quán)利要求
1.一種光輸入前置放大器，其特征在于包括有一個(gè)光電二極管，其用于將檢測(cè)輸入光信號(hào)并轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的微弱電流輸出信號(hào)；一個(gè)用于對(duì)上述光電二極管的上述輸出電流進(jìn)行前級(jí)放大的裝置，其中上述輸出電流被前級(jí)電流放大而形成一個(gè)前級(jí)放大電流信號(hào)；以及，一個(gè)電流/電壓變換放大電路裝置，其將上述前級(jí)放大電流轉(zhuǎn)換放大成一個(gè)電壓輸出信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述前置放大裝置包括一個(gè)反饋電路以及一個(gè)射極跟隨器；上述反饋電路向上述光電二極管提供工作偏置電壓及形成負(fù)反饋回路；上述射極跟隨器與后續(xù)電路相連，隔離后續(xù)電路對(duì)前置放大器的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述反饋電路包括有一個(gè)與上述光電二極管電連接的第一三極管和一個(gè)與上述第一三極管電耦合的第二三極管，當(dāng)上述光電二極管的上述光電流通過上述第一三極管被傳送至上述第二三極管的時(shí)候，上述第二三極管形成上述反饋信號(hào)并傳送回上述第一三極管從而形成上述前置放大電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述第一三極管為一個(gè)NPN型三極管而上述第二三極管為一個(gè)PNP型三極管，其中上述第二三極管與上述第一三極管電耦合形成了上述反饋電路的一個(gè)正反饋電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述第一三極管為一個(gè)PNP型三極管而上述第二三極管為一個(gè)NPN型三極管，其中上述第二三極管與上述第一三極管電耦合形成了上述反饋電路的一個(gè)正反饋電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述反饋電路還包括有電耦合在上述第一和上述第二三極管之間的多個(gè)二極管，其中上述二級(jí)管為串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述反饋電路還包括有電耦合在上述第一和上述第二三極管之間的多個(gè)二極管，其中上述二級(jí)管為串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述射極跟隨器還包括一個(gè)第三三極管以及一個(gè)反相放大器；上述第三三極管與上述第一三極管電耦合并從上述第一三極管處接收上述前置放大電流；而上述反相放大器用于從上述第三三極管處輸出上述前置放大電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述射極跟隨器還包括一個(gè)第三三極管以及一個(gè)反相放大器；上述第三三極管與上述第一三極管電耦合并從上述第一三極管處接收上述前置放大電流；而上述反相放大器用于從上述第三三極管處輸出上述前置放大電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述射極跟隨器還包括一個(gè)第三三極管以及一個(gè)反相放大器；上述第三三極管與上述第一三極管電耦合并從上述第一三極管處接收上述前置放大電流；而上述反相放大器用于從上述第三三極管處輸出上述前置放大電流。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述第三三極管是一個(gè)NPN型晶體管，與上述第一晶體管電耦合并用于將上述前置放大電流傳給上述反相放大器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述第三三極管是一個(gè)PNP型晶體管，與上述第一晶體管電耦合并用于將上述前置放大電流傳給上述反相放大器。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述反相放大器具有兩個(gè)輸出端，分別與上述輸出電路單元和一個(gè)反饋電阻連接，分別用于將上述前置放大電流輸出給上述輸出電路單元以及用于通過上述反饋電阻將上述前置放大電流反饋給上述第一三極管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述反相放大器具有兩個(gè)輸出端，分別與上述輸出電路單元和一個(gè)反饋電阻連接，分別用于將上述前置放大電流輸出給上述輸出電路單元以及用于通過上述反饋電阻將上述前置放大電流反饋給上述第一三極管。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述反相放大器具有兩個(gè)輸出端，分別與上述輸出電路單元和一個(gè)反饋電阻連接，分別用于將上述前置放大電流輸出給上述輸出電路單元以及用于通過上述反饋電阻將上述前置放大電流反饋給上述第一三極管。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述輸出電路單元包括一個(gè)放大電路裝置、一個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換器、以及一個(gè)緩沖級(jí)電路；上述放大電路裝置與上述前置放大裝置電連接并用于放大上述前置放大電流；上述電流電壓轉(zhuǎn)換器用于將上述前置放大電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出電壓；上述緩沖級(jí)電路用來緩沖作為上述輸出信號(hào)的并與上述光電二極管的上述輸出電流成正比的上述輸出電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述輸出電路單元包括一個(gè)放大電路裝置、一個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換器、以及一個(gè)緩沖級(jí)電路；上述放大電路裝置與上述前置放大裝置電連接并用于放大上述前置放大電流；上述電流電壓轉(zhuǎn)換器用于將上述前置放大電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出電壓；上述緩沖級(jí)電路用來緩沖作為上述輸出信號(hào)的并與上述光電二極管的上述輸出電流成正比的上述輸出電壓。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述輸出電路單元包括一個(gè)放大電路裝置、一個(gè)電流電壓轉(zhuǎn)換器、以及一個(gè)緩沖級(jí)電路；上述放大電路裝置與上述前置放大裝置電連接并用于放大上述前置放大電流；上述電流電壓轉(zhuǎn)換器用于將上述前置放大電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出電壓；上述緩沖級(jí)電路用來緩沖作為上述輸出信號(hào)的并與上述光電二極管的上述輸出電流成正比的上述輸出電壓。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述放大電路裝置包括有串聯(lián)連接的多個(gè)放大電路，用來對(duì)上述前置放大裝置處的上述前置放大電流進(jìn)行放大。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的光輸入前置放大器，其特征在于上述放大電路裝置包括有串聯(lián)連接的多個(gè)放大電路，用來對(duì)上述前置放大裝置處的上述前置放大電流進(jìn)行放大。
全文摘要
一個(gè)光輸入前置放大器包括一個(gè)光電二極管、前置放大電路、以及一個(gè)輸出電路裝置；光電二極管用于將一個(gè)輸入光信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)光電流作為一個(gè)輸出電流；前置放大電路用于對(duì)光電二極管的輸出電流進(jìn)行前級(jí)放大，其中輸出電流被前級(jí)放大而形成一個(gè)前級(jí)放大電流；輸出電路裝置將前級(jí)放大電流轉(zhuǎn)換成一個(gè)輸出信號(hào)。所以，光電二極管處的輸出電流流經(jīng)前級(jí)放大電路和輸出電路單元從而大大提高了光輸入前置放大器的靈敏度。
文檔編號(hào)H04B10/43GK1633047SQ20031012275
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者易河清 申請(qǐng)人:易河清