專利名稱：用于跨阻放大器的光電流監(jiān)控電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于跨阻放大器的光電流監(jiān)控電路。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)跨阻放大器TIA作了大量的研究。用于光通信領(lǐng)域的TIA如果帶有光電流監(jiān)控功能，將大大方便用戶的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
現(xiàn)有的光電流監(jiān)控電路進(jìn)行監(jiān)控電路時(shí)多采用線性取樣電路，這類(lèi)取樣電路的弊端在于如果設(shè)置較低的取樣電路靈敏度，則當(dāng)輸入小信號(hào)光電流時(shí)，由于信號(hào)幅度非常小，會(huì)造成輸出的監(jiān)控信號(hào)的精度很低，誤差較大；如果設(shè)置較高的取樣電路靈敏度，則輸入大信號(hào)光電流時(shí)，會(huì)在取樣電路的兩端產(chǎn)生可觀的取樣電壓，可能導(dǎo)致PIN無(wú)法正常工作。所以無(wú)法適應(yīng)較大動(dòng)態(tài)范圍的光電流輸入信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于光通信跨阻放大器的光電流監(jiān)控電路。
本發(fā)明提供的一種用于光通信跨阻放大器的光電流監(jiān)控電路，包括非線性取樣電路，用于完成輸入光電流信號(hào)的自適應(yīng)取樣；負(fù)反饋放大器，將自適應(yīng)取樣后的信號(hào)放大；取樣鏡像電路，根據(jù)負(fù)反饋放大器放大的信號(hào)得到一個(gè)與輸入光電流信號(hào)相等的直流電流信號(hào)；電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)向并轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)輸出。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.該光電流監(jiān)控電路能夠監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流。2.該光電流監(jiān)控電路在監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流時(shí)，依然能夠保持很高的精度。3.該光電流監(jiān)控電路在監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流時(shí)，不影響放大器主體的正常工作。


圖1是本發(fā)明的電路原理框圖；圖2是本發(fā)明的電路原理圖；圖3是本發(fā)明提供的非線性取樣電路的特性曲線圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的電路原理框圖，該光電流監(jiān)控電路主要由非線性取樣電路1、負(fù)反饋放大器2、取樣鏡像電路3、電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路4構(gòu)成圖2中，PIN為光探測(cè)器，跨阻放大器TIA及電阻Rf組成跨阻放大器主體，其余部分為光電流監(jiān)控電路。對(duì)于光電流監(jiān)控電路，晶體管Q1和電阻R2構(gòu)成非線性取樣電路；放大器A2和場(chǎng)效應(yīng)管M8構(gòu)成負(fù)反饋放大器；電壓信號(hào)被送到放大器A2的同相輸入端。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器A2和場(chǎng)效應(yīng)管M8構(gòu)成的負(fù)反饋放大器，在放大器的反相輸入端得到了與放大器同向輸入端的取樣電壓相等的鏡像電壓，使得晶體管Q1與Q2的發(fā)射級(jí)具有相等的電位。晶體管Q2和電阻R3構(gòu)成取樣鏡像電路；場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5、M6、M7以及電阻R4構(gòu)成電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路。場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2和M3構(gòu)成偏置補(bǔ)償電路。電容C1用于濾除非線性取樣電路的高頻交流信號(hào)，保留直流信號(hào)用于取樣。
圖2中，光電流通過(guò)由晶體管Q1和電阻R2構(gòu)成非線性取樣電路被精確取樣，在晶體管Q1的發(fā)射級(jí)得到轉(zhuǎn)換后的晶體管Q2和電阻R3的并聯(lián)組合與晶體管Q1和電阻R2的并聯(lián)組合設(shè)計(jì)為完全對(duì)稱。這樣在場(chǎng)效應(yīng)管M8的源極就產(chǎn)生與輸入光電流相等的鏡像電流。場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5、M6、M7構(gòu)成的電流鏡將鏡像監(jiān)控電流通過(guò)電阻R4，得到與監(jiān)控電流相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控電壓Vmon。
場(chǎng)效應(yīng)管M3提供的偏置電流可以避免當(dāng)沒(méi)有光信號(hào)輸入時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管M8工作于截止區(qū)，導(dǎo)致放大器A2工作不正常。為了平衡M3提供的偏置電流對(duì)光電流監(jiān)控輸出的影響，在輸入取樣電路同樣附加了由場(chǎng)效應(yīng)管M2提供的鏡像電流。
本發(fā)明提出的光電流監(jiān)控電路可以很好地解決大動(dòng)態(tài)范圍光電流監(jiān)控問(wèn)題，其特性曲線如圖3所示。
圖中，CV1為晶體管Q1的I/V特性曲線，其函數(shù)表達(dá)式為。
Ie＝Is(1+β)(eVd/Vt-1)(1)式中Ie，Is，β，Vd，Vt分別為流過(guò)晶體管的總電流，晶體管發(fā)射結(jié)的反向飽和電流，晶體管的電流放大倍數(shù)，晶體管的發(fā)射結(jié)正向電壓和溫度的電壓當(dāng)量等。
曲線CV1在大信號(hào)的A-B段，避免了取樣電壓過(guò)高的問(wèn)題，但在小信號(hào)的0-A段，由于晶體管Q1處于截至狀態(tài)，會(huì)造成取樣精度較低。
圖中，CV2為電阻R2的I/V特性曲線，該電阻設(shè)置為符合較高取樣電路靈敏度的要求，該曲線在小信號(hào)的0-A段，避免了取樣精度較低的問(wèn)題，但在大信號(hào)的A-B段，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)高的取樣電壓，嚴(yán)重干擾光探測(cè)器PIN及主放大器的工作。
圖中，CV3為晶體管Q1和電阻R2構(gòu)成的非線性取樣電路的組合I/V特性曲線。可見(jiàn)該電路組合取長(zhǎng)補(bǔ)短，在在小信號(hào)的0-A段，避免了取樣精度較低的問(wèn)題，同時(shí)在大信號(hào)的A-B段，避免了取樣電壓過(guò)高的問(wèn)題。該電路能在監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流的各個(gè)區(qū)段保持很高的精度，并且不影響放大器主體的正常工作。
以上改進(jìn)的光電流監(jiān)控電路可以有效地應(yīng)用于光通信跨阻放大器。
權(quán)利要求
1.一種用于光通信跨阻放大器的光電流監(jiān)控電路，其中包括非線性取樣電路，用于完成輸入光電流信號(hào)的自適應(yīng)取樣；負(fù)反饋放大器，將自適應(yīng)取樣后的信號(hào)放大；取樣鏡像電路，根據(jù)負(fù)反饋放大器放大的信號(hào)得到一個(gè)與輸入光電流信號(hào)相等的直流電流信號(hào)；和電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)向并轉(zhuǎn)為電壓信號(hào)輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的光電流監(jiān)控電路，其中跨阻放大器TIA及電阻Rf組成跨阻放大器主體。
3.如權(quán)利要求1所述的光電流監(jiān)控電路，其中所述非線性取樣電路由晶體管Q1和電阻R2構(gòu)成；所述負(fù)反饋放大器由放大器A2和場(chǎng)效應(yīng)管M8構(gòu)成；取樣鏡像電路由晶體管Q2和電阻R3構(gòu)成；電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路由場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5、M6、M7以及電阻R4構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的光電流監(jiān)控電路，其中所述光電流監(jiān)控電路還包括偏置補(bǔ)償電路。
5.如權(quán)利要求4所述的光電流監(jiān)控電路，其中所述偏置補(bǔ)償電路由場(chǎng)效應(yīng)管M1、M2和M3構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的光電流監(jiān)控電路，其中所述光電流監(jiān)控電路還包括電容C1，用于濾除非線性取樣電路的高頻交流信號(hào)，保留直流信號(hào)用于取樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于光通信跨阻放大器的光電流監(jiān)控電路，包括非線性取樣電路、負(fù)反饋放大器、取樣鏡像電路、電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路等。其中所述非線性取樣電路由晶體管Q1和電阻R2構(gòu)成；所述負(fù)反饋放大器由放大器A2和場(chǎng)效應(yīng)管M8構(gòu)成；取樣鏡像電路由晶體管Q2和電阻R3構(gòu)成；電流鏡及I/V轉(zhuǎn)換電路由場(chǎng)效應(yīng)管M4、M5、M6、M7以及電阻R4構(gòu)成。通過(guò)使用本發(fā)明，該光電流監(jiān)控電路能夠監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流，當(dāng)該光電流監(jiān)控電路在監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流時(shí)，依然能夠保持很高的精度，而當(dāng)該光電流監(jiān)控電路在監(jiān)控大動(dòng)態(tài)范圍的輸入光電流時(shí)，不影響放大器主體的正常工作。
文檔編號(hào)H04B10/08GK101026415SQ20071009014
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者蔣湘 申請(qǐng)人:烽火通信科技股份有限公司