保護apd接收器的電路、光模塊及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種保護APD接收器的電路，包括APD接收器，APD接收器的偏置輸入端分別通過第一去耦電容和第二去耦電容接地，APD接收器的偏置輸入端連接鏡像電路第一輸出端，鏡像電路輸入端連接升壓控制電路輸出端，升壓控制電路輸入端連接微處理器；鏡像電路第二輸出端通過第一電阻接地且同時連接到所述微處理器；微處理器連接限幅放大器信號丟失LOS端，限幅放大器連接跨阻放大器TIA，跨阻放大器TIA連接APD接收器輸出端，APD接收器的偏置輸入端與鏡像電路第一輸出端之間連接有第二電阻，第二電阻的阻值為10K-100K歐姆。本發(fā)明可有效保護APD損壞，降低了模塊失效的風險，提高光模塊使用壽命。
【專利說明】保護APD接收器的電路、光模塊及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光收發(fā)模塊領域，特別涉及一種保護光模塊中的APD接收器的電路、光模塊及方法。

【背景技術】
[0002]目前采用Aro接收器的光模塊的接收端電路如附圖1所示，微處理器MCU控制升壓控制電路輸出高壓信號，高壓信號經過鏡像電流源電路分成電流成比例輸出的兩路偏置通路，一路輸出供給Aro接收器的高壓管腳，并經過Cl和C2兩種去耦電容濾波，使得Aro接收器獲取足夠的電壓發(fā)生雪崩，產生倍增效應。Aro在獲取足夠的電壓后，把光信號轉換成電信號，并通過跨阻放大器TIA轉換成差分信號輸出給限幅放大器，由限幅放大器對差分信號整形并通過電接口輸出，同時限幅放大器會根據跨阻放大器TIA輸出信號幅度的大小判斷是否輸出信號丟失LOS信號。另一路輸出同VPD輸出光電流成比例的電流并在Rl采樣電阻上生成采樣電壓,輸入到MCU的接收功率采樣輸入RX power ADC input管腳，進行接收功率監(jiān)控采樣。
[0003]為了獲得最佳的靈敏度，MCU會控制升壓控制電路把Aro接收器的偏置電壓控制在雪崩點附近，此時Aro接收器倍增因子較大，很小的光輸入即可得到較大的光電流，當輸入到APD接收器的光功率很大時，過大的光電流流過APD接收器會導致APD接收器損壞。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足，提供一種保護APD接收器的電路、光模塊及方法。
[0005]為了實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種保護Aro接收器的電路，包括APD接收器，所述APD接收器的偏置輸入端分別通過第一去耦電容和第二去耦電容接地，所述Aro接收器的偏置輸入端連接鏡像電路第一輸出端，所述鏡像電路輸入端連接升壓控制電路輸出端，所述升壓控制電路輸入端連接微處理器；所述鏡像電路第二輸出端通過第一電阻接地且同時連接到所述微處理器；所述微處理器連接限幅放大器信號丟失LOS端，所述限幅放大器連接跨阻放大器TIA，所述跨阻放大器TIA連接所述AH)接收器輸出端，所述Aro接收器的偏置輸入端與所述鏡像電路第一輸出端之間連接有第二電阻，所述第二電阻的阻值為10K-100K歐姆。
[0006]優(yōu)選的，還包括光模塊接口，所述光模塊接口連接所述限幅放大器輸出端。
[0007]進一步的，所述光模塊接口還與所述限幅放大器信號丟失LOS端連接。
[0008]優(yōu)選的，所述APD接收器與所述跨阻放大器TIA集成在一起構成APD-TIA組件。
[0009]優(yōu)選的，所述鏡像電路為鏡像電流源電路。
[0010]本發(fā)明還提供一種利用上述的保護APD接收器的電路保護APD接收器的方法，包括如下步驟:
所述Aro接收器將接收到的光信號轉換成電信號輸出； 所述跨阻放大器TIA接收所述APD接收器輸出的所述電信號，將其轉換成差分信號輸出到所述限幅放大器；
所述限幅放大器對所述差分信號進行整形處理后輸出，同時根據所述跨阻放大器TIA輸出的所述差分信號的幅度大小判斷是否輸出信號丟失LOS信號；
所述微處理器用于當所述APD接收器在第二電壓下工作時監(jiān)控所述LOS信號，當所述LOS信號告警時，控制所述升壓控制電路將輸出的所述第二電壓降低至第一電壓，所述鏡像電路將所述第一電壓轉換成電流信號并通過鏡像電路的第一輸出端輸出至Aro接收器，使所述Aro接收器工作在非雪崩區(qū)域；其中所述第一電壓小于第二電壓。
[0011]優(yōu)選的，所述微處理器還用于通過與所述鏡像電路的第二輸出端連接的第一電阻監(jiān)控采樣在所述第一電壓下工作的所述Aro接收器的接收光功率，當所述接收光功率超過預定的閾值時，控制所述升壓控制電路恢復輸出電壓至所述第二電壓使所述Aro接收器恢復正常工作在雪崩區(qū)域。
[0012]進一步的，所述閾值的設定具體為:所述微處理器記錄在所述第二電壓下所述APD接收器工作時當所述LOS信號告警時所述APD接收器的接收光功率值，即為所述閾值。
[0013]本發(fā)明還提供一種光模塊，包括上述的保護APD接收器的電路。
[0014]優(yōu)選的，還包括依次連接的激光器驅動器和光發(fā)射組件T0SA。
[0015]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明在Aro接收器的偏置輸入端與所述鏡像電路第一輸出端之間連接第二電阻，所述第二電阻的阻值為10K-100K歐姆。該電阻的阻值較大，當輸入光增加時，電阻上產生的壓降會降低APD的偏置電壓，降低Aro倍增因子，降低光電流起到保護APD的作用。本發(fā)明還通過對Aro偏置電路的修改，加入了微處理器控制APD接收器增益的算法，起到了保護APD的作用，降低了模塊失效的風險，提高光模塊使用壽命。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是現有的保護APD接收器電路圖；
圖2是本發(fā)明的保護APD接收器電路圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內容】
所實現的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
[0018]如圖2所示的一種保護APD接收器的電路，包括APD接收器，所述APD接收器的偏置輸入端分別通過第一去耦電容Cl和第二去耦電容C2接地，所述APD接收器的偏置輸入端連接鏡像電路第一輸出端VPD，所述鏡像電路輸入端連接升壓控制電路輸出端，所述升壓控制電路輸入端連接微處理器MCU ;所述鏡像電路第二輸出端通過第一電阻Rl接地且同時連接到所述微處理器MCU ;所述微處理器MCU連接限幅放大器信號丟失LOS端，所述限幅放大器連接跨阻放大器TIA，所述跨阻放大器TIA連接所述APD接收器輸出端，所述APD接收器的偏置輸入端與所述鏡像電路第一輸出端WD之間連接有第二電阻R2，所述第二電阻R2的阻值為10K-100K歐姆。
[0019]優(yōu)選的，還包括光模塊接口，所述光模塊接口連接所述限幅放大器輸出端。所述光模塊接口還與所述限幅放大器信號丟失LOS端連接，用于直接輸出LOS信號到外部設備。所述APD接收器與所述跨阻放大器TIA集成在一起構成APD-TIA組件，提高集成度，減小器件體積。所述鏡像電路為鏡像電流源電路。
[0020]本發(fā)明在鏡像電路第一輸出端Vpd接入R2電阻，R2電阻的阻值較大，為ΙΟ?Γ?ΟΟΚ歐姆范圍內任何數值，如101(、201(、301(、501(、601(、801(、901(、1001(等等。當輸入光增加時，R2電阻上產生的壓降會降低APD的偏置電壓，降低APD倍增因子，降低光電流起到保護APD的作用。同時當光功率降低時，光電流減小，R2上電壓降低，APD電壓升高，倍增因子提高，因此APD同樣可以獲得最佳的靈敏度。
[0021]本發(fā)明還提供一種利用上述實施例的保護APD接收器的電路保護APD接收器的方法，包括如下步驟:
所述Aro接收器將接收到的光信號轉換成電信號輸出；
所述跨阻放大器TIA接收所述APD接收器輸出的所述電信號，將其轉換成差分信號輸出到所述限幅放大器；
所述限幅放大器對所述差分信號進行整形處理后輸出，同時根據所述跨阻放大器TIA輸出的所述差分信號的幅度大小判斷是否輸出信號丟失LOS信號；
所述微處理器用于當所述APD接收器在第二電壓下工作時監(jiān)控所述LOS信號，當所述LOS信號告警時，控制所述升壓控制電路將輸出的所述第二電壓降低至第一電壓，所述鏡像電路將所述第一電壓轉換成電流信號并通過鏡像電路的第一輸出端輸出至Aro接收器，使所述Aro接收器工作在非雪崩區(qū)域；其中所述第一電壓小于第二電壓。
[0022]優(yōu)選的，所述微處理器還用于通過與所述鏡像電路的第二輸出端連接的第一電阻監(jiān)控采樣在所述第一電壓下工作的所述Aro接收器的接收光功率，當所述接收光功率超過預定的閾值時，控制所述升壓控制電路恢復輸出電壓至所述第二電壓使所述Aro接收器恢復正常工作在雪崩區(qū)域。
[0023]進一步的，所述閾值的設定具體為:所述微處理器記錄在所述第二電壓下所述APD接收器工作時當所述LOS信號告警時所述APD接收器的接收光功率值，即為所述閾值。下面具體說明本發(fā)明。
[0024]本發(fā)明加入電阻R2可以在一定程度上起到保護APD接收器的作用，但是當APD接收器正常工作在雪崩區(qū)域且輸入光信號為小功率光信號的情況下時，如果光功率瞬間從很小的值突然增加到很大的值時，由于去耦電容Cl，C2的存在，在光功率變化的瞬間，APD接收器的偏置電壓無法通過R2上的壓降及時降低，此時存在極大的光電流流過AH)接收器導致Aro接收器損毀。為了解決這種情況下Aro接收器損毀的問題，本發(fā)明采用上述的方法。
[0025]當Aro接收器工作在第二電壓(即使Aro接收器工作在雪崩區(qū)域下的電壓)，其輸入光信號為小功率輸入情況時，此時微處理器MCU監(jiān)控模塊LOS信號。當LOS信號告警時，MCU控制升壓控制電路降低輸出電壓至第一電壓，使APD接收器工作在非雪崩區(qū)域，此時倍增因子近似為I。LOS信號代表當所述跨阻放大器TIA輸出的幅度低于設定值時輸出高電平告警信號丟失。LOS信號與APD接收器工作偏置電壓沒有直接關系，但當APD接收器工作偏置電壓降低時，倍增因子降低，光電流降低，因此跨阻放大器TIA輸出幅度降低，更容易達到告警狀態(tài)。當LOS信號告警時，MCU記錄此時的APD接收器的接收光功率值，即LOS點的功率值。當APD接收器的輸入光信號為小功率(低于LOS點的功率)輸入情況時，由于MCU控制升壓控制電路降低輸出電壓至第一電壓，使APD接收器工作在非雪崩區(qū)域，那么在這種情況下，如果光功率瞬間從很小的值突然增加到很大的值，也不會存在極大的光電流流過APD接收器導致APD接收器損毀，因為在小功率輸入情況時MCU已經控制使APD接收器工作在非雪崩區(qū)域，從而達到此種情況下保護APD接收器的目的。
[0026]本發(fā)明中當APD接收器的輸入光信號緩慢增加時，R2上的電阻產生的壓降可以起到保護作用。在小功率輸入情況下，當光信號突然瞬間增大時，APD接收器的偏置電壓無法通過R2上的壓降及時降低，此時MCU會控制APD接收器偏置電壓工作在非雪崩狀態(tài)，限制了此時刻光電流的大小，保護APD接收器，避免其損壞，延長壽命，同時不影響APD的正常工作。
[0027]為了恢復APD接收器到達正常工作狀態(tài)，即工作在雪崩區(qū)域，所述微處理器MCU監(jiān)控在第一電壓工作下的APD接收器的輸入光功率值,如果輸入光信號增大，輸入光功率值增加，當輸入光功率值超過一個預定的閾值時，代表輸入光已經足夠大，模塊需要正常工作。這里正常工作指光功率大小已經超過了 LOS點的功率大小，即當所述LOS信號告警時記錄的所述Aro接收器的接收光功率值。如果光功率繼續(xù)增大，Aro接收器將進入靈敏度范圍內，因此此時需要把APD接收器偏置電壓恢復到正常值，即所述第二電壓，來確保靈敏度范圍內的正常工作。此時MCU控制升壓控制電路恢復輸出電壓至所述第二電壓使所述APD接收器恢復正常工作在雪崩區(qū)域，恢復正常工作。APD接收器工作在靈敏度最佳的偏置電壓，不同的APD接收器最佳偏置電壓范圍為1(T80V不等，取決于APD的結構和工藝，最佳工作點發(fā)生于雪崩區(qū)域，但小于擊穿電壓。
[0028]關于所述閾值的設定，所述微處理器MCU記錄在APD接收器正常電壓(即所述第二電壓)工作下的LOS點的功率值，LOS點是光信號由大變小的過程中，發(fā)生LOS時刻的光功率的值，代表此時模塊由于輸入光信號過小，導致信號丟失的一種告警信號，在這個光功率輸入點降低AH)接收器的工作電壓到倍增因子為I的區(qū)域，即降低到所述第一電壓，記錄此時APD接收器的接收光功率值，也即記錄的當所述LOS信號告警時所述APD接收器的接收光功率值，記錄這個值并作為模塊需要恢復正常電壓的閾值，此閾值可以在模塊出廠前預先設定。
[0029]通過以上方法，我們可以有效的保護APD。當輸入光信號緩慢增加時，R2上的電阻產生的壓降可以起到保護作用。當光信號突然增大時，MCU會控制Aro接收器偏置電壓工作在非雪崩狀態(tài)，限制了此時刻光電流的大小，保護APD接收器，避免其損壞，延長壽命，同時不影響APD的正常工作。
[0030]本發(fā)明還提供一種光模塊，包括上述的保護APD接收器的電路，具體參考上述保護APD接收器的電路實施例部分的描述，此處不再詳述。還包括依次連接的激光器驅動器和光發(fā)射組件TOSA (圖未示)。所述微處理器MCU與所述激光器驅動器和/或光發(fā)射組件TOSA連接，用于控制或監(jiān)測所述激光器驅動器和光發(fā)射組件TOSA的工作狀態(tài)。
[0031]本發(fā)明光模塊工作時，可以有效的保護APD，當輸入光信號緩慢增加時，R2上的電阻產生的壓降可以起到保護作用。當光信號突然增大時，微處理器MCU會控制Aro接收器偏置電壓工作在非雪崩狀態(tài)，限制了此時刻光電流的大小，保護Aro接收器，避免其損壞，延長壽命，同時不影響APD的正常工作，降低了模塊失效的風險，提高光模塊使用壽命。
[0032]上面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了詳細說明，但本發(fā)明并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可以作出各種修改或改型。
【權利要求】
1.一種保護APD接收器的電路，包括APD接收器，所述APD接收器的偏置輸入端分別通過第一去耦電容和第二去耦電容接地，所述Aro接收器的偏置輸入端連接鏡像電路第一輸出端，所述鏡像電路輸入端連接升壓控制電路輸出端，所述升壓控制電路輸入端連接微處理器；所述鏡像電路第二輸出端通過第一電阻接地且同時連接到所述微處理器；所述微處理器連接限幅放大器信號丟失LOS端，所述限幅放大器連接跨阻放大器TIA，所述跨阻放大器TIA連接所述APD接收器輸出端，其特征在于，所述APD接收器的偏置輸入端與所述鏡像電路第一輸出端之間連接有第二電阻，所述第二電阻的阻值為10K-100K歐姆。
2.根據權利要求1所述的保護APD接收器的電路，其特征在于，還包括光模塊接口，所述光模塊接口連接所述限幅放大器輸出端。
3.根據權利要求2所述的保護APD接收器的電路，其特征在于，所述光模塊接口還與所述限幅放大器信號丟失LOS端連接。
4.根據權利要求1所述的保護APD接收器的電路，其特征在于，所述AH)接收器與所述跨阻放大器TIA集成在一起構成APD-TIA組件。
5.根據權利要求1所述的保護APD接收器的電路，其特征在于，所述鏡像電路為鏡像電流源電路。
6.一種利用權利要求1所述的保護APD接收器的電路保護APD接收器的方法，其特征在于，包括如下步驟: 所述Aro接收器將接收到的光信號轉換成電信號輸出； 所述跨阻放大器TIA接收所述APD接收器輸出的所述電信號，將其轉換成差分信號輸出到所述限幅放大器； 所述限幅放大器對所述差分信號進行整形處理后輸出，同時根據所述跨阻放大器TIA輸出的所述差分信號的幅度大小判斷是否輸出信號丟失LOS信號； 所述微處理器用于當所述APD接收器在第二電壓下工作時監(jiān)控所述LOS信號，當所述LOS信號告警時，控制所述升壓控制電路將輸出的所述第二電壓降低至第一電壓，所述鏡像電路將所述第一電壓轉換成電流信號并通過鏡像電路的第一輸出端輸出至Aro接收器，使所述APD接收器工作在非雪崩區(qū)域； 其中所述第一電壓小于第二電壓。
7.根據權利要求6所述的保護APD接收器的方法，其特征在于，所述微處理器還用于通過與所述鏡像電路的第二輸出端連接的第一電阻監(jiān)控采樣在所述第一電壓下工作的所述Aro接收器的接收光功率，當所述接收光功率超過預定的閾值時，控制所述升壓控制電路恢復輸出電壓至所述第二電壓使所述Aro接收器恢復正常工作在雪崩區(qū)域。
8.根據權利要求7所述的保護APD接收器的方法，其特征在于，所述閾值的設定具體為:所述微處理器記錄在所述第二電壓下所述APD接收器工作時當所述LOS信號告警時所述APD接收器的接收光功率值，即為所述閾值。
9.一種光模塊，其特征在于，包括權利要求1-5任一項所述的保護APD接收器的電路。
10.根據權利要求9所述的光模塊，其特征在于，還包括依次連接的激光器驅動器和光發(fā)射組件TOSA。
【文檔編號】H04B10/60GK104320200SQ201410653614
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月17日 優(yōu)先權日:2014年11月17日
【發(fā)明者】姚海軍, 黃遠軍, 魏秋明 申請人:索爾思光電（成都）有限公司