[發明專利]一種支持APD應用的平均光電流監控電路

有效

• 申請號: 201310320421.8
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103746744A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 林少衡
• 申請（專利權）人: 廈門優迅高速芯片有限公司
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B17/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 楊依展

技術領域

本發明涉及一種用于光纖通信領域、實現光電二極管平均光功率監控的電路。

背景技術

如圖1和圖2所示，在光纖通信系統中，光脈沖信號經過光電二極管（photodiode）轉化為電流信號，再輸入到跨阻放大器20（Trans-Impedance?Amplifier,TIA）放大并轉化為電壓信號，再傳輸到后續電路進行信號處理。光電二極管分為兩種，一種是PIN管，其特點是反向偏置電壓低，可直接由TIA芯片1提供反向偏置電壓，與跨阻放大器一起封裝在TO-CAN內部，但不具有倍增效應，因此接收靈敏度指標較低；另一種是基于雪崩效應的APD管（Avalanche?Photo?Diode,APD），APD管的特點是反向偏置電壓高，并且無法由TIA芯片1提供反向偏置電壓，需要由另外的升壓芯片提供高壓偏置，設置于TO-CAN模塊2外，但具有倍增效應，因此靈敏度指標較高。

在光纖通信網絡管理中，需要監控光纖傳輸網絡中的光功率，包括發射及接收端。在接收端可通過監控光電二極管的平均響應光電流，來推算接收平均光功率。傳統做法在光電二極管D的電壓偏置端串接一個電流鏡10來鏡像監控流過光電二極管的光電流，由于PIN管和APD管兩種不同的偏置電壓需要，因此監控電路也分為兩種實現方法。圖1所示為適應PIN管的光電流監視電路，圖2為適應APD管的監視電路。

圖1和圖2這兩種方法無法通用，因為電流鏡10串接在光電二極管D的陰極端，直接通過電流鏡10的鏡像功能監控光電二極管D的光電流。在PIN型的光電二極管應用中，監控電路可以整合到TIA芯片1內，但APD類型的光電二極管應用中，由于特殊的高壓要求，無法集成到TIA芯片；同時在圖2所示針對APD管的應用中，由于APD管偏置在高壓（一般為40-60V左右），因此所需的電流鏡10也是特殊的高壓器件，成本較高。

發明內容

針對上述現有適用于PIN型和APD型光電二極管的監控電路無法實現兼容、成本較高的缺陷，本發明提出一種支持APD應用的平均光電流監控電路，其技術方案如下：

一種支持APD應用的平均光電流監控電路，它包括：

一主電流回路，包括一正常偏置的光電二極管，該光電二極管陽極接入一跨阻放大器的輸入端；以及

一副電流回路，包括一虛擬跨阻放大器、一個受控電流鏡和一個差放模塊；

其中，所述跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的負輸入端，所述虛擬跨阻放大器的輸入端連接于該差放模塊的正入端；

該受控電流鏡其虛擬輸出端連接于該虛擬跨阻放大器的輸入端，其控制端連接于該差放模塊的差放輸出端，其鏡像電流端作為整個裝置的監控電流輸出；

所述跨阻放大器和虛擬跨阻放大器其結構、電氣參數和生成工藝保持一致；

在差放模塊的控制下，該跨阻放大器和虛擬跨阻放大器的輸入共模電壓、輸入電流均保持一致。

本方案的優選者如下：

在較佳實施例中，所述跨阻放大器包括：MOS管M0，其柵極連接所述光電二極管的陽極；其漏極連接電阻R1和電阻R0的一端；其源極接地；電阻R1的另一端接M0柵極；電阻R0另一端接Vdd；

所述虛擬跨阻放大器包括：MOS管M1，其漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；其源極接地；電阻R2的另一端接M0柵極；電阻R3另一端接Vdd；

所述受控電流鏡包括：MOS管M2和M3，兩者柵極相連成為所述控制端；M2的漏極為所述虛擬輸出端，M3的漏極為所述鏡像電流端；M2和M3的源極接Vdd；

所述差放模塊包括一誤差放大器，其引腳與該差放模塊的所述正輸入端、負輸入端和差放輸出端一一對應。

在另一類較佳實施例中，所述跨阻放大器包括：MOS管M0和M4，二者漏極源極同向相串聯，M0柵極連接所述光電二極管的陽極；M4漏極連接電阻R1和電阻R0的一端；M0源極接地；電阻R1的另一端接M0柵極；電阻R0另一端接Vdd；

所述虛擬跨阻放大器包括：MOS管M1和M5，M5漏極連接電阻R2和電阻R3的一端；M1源極接地；電阻R2的另一端接M0柵極；電阻R3另一端接Vdd；

其中MOS管M4和M5柵極相連成為一偏置設置端；

所述受控電流鏡包括：MOS管M2、M3和M6，其中M2和M3柵極相連再連接于M2漏極和M6源極；M6的柵極成為所述控制端；M6的漏極為所述虛擬輸出端，M3的漏極為所述鏡像電流端；M2和M3的源極接Vdd；