用于光接收模塊中apd的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于光接收模塊中APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯不(RSSI ,Receive Singal Strength Indicator)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]在光通信領(lǐng)域中，跨阻放大器通常作為接收器的前置放大器，如圖1所示，為傳統(tǒng)APD(雪崩光電二極管)的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路原理圖，主要是從雪崩光電二極管的負(fù)極進(jìn)行采樣，從而在芯片外部顯示輸入信號(hào)的幅度，無法在芯片內(nèi)部對(duì)雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行顯示，而且，該電路需要在外圍應(yīng)用電路中添加一對(duì)鏡像三極管電路，從而導(dǎo)致其外圍系統(tǒng)應(yīng)用復(fù)雜。
[0003]有鑒于此，急需提供一種用于光接收模塊中APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路，能夠更簡便的在芯片內(nèi)部顯不雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何設(shè)計(jì)一種用于光接收模塊中Aro的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路，能夠更簡便的在芯片內(nèi)部顯示雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是提供一種用于光接收模塊中AF1D的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯不電路，包括:
[0006]跨阻放大器輸出電壓取樣模塊，對(duì)跨阻放大器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行取樣，得到與APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)的輸出共模直流電壓；
[0007]虛擬跨阻放大器，對(duì)所述跨阻放大器輸出電壓取樣模塊中的跨阻放大器進(jìn)行復(fù)制得到和跨阻放大器一樣的電路，從而得到一個(gè)在輸入信號(hào)強(qiáng)度為O時(shí)的輸出參考電壓；
[0008]跨導(dǎo)誤差放大器，對(duì)所述輸出共模直流電壓和所述輸出參考電壓的誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到與所述Aro輸入電流等效的電流信號(hào)并輸出；
[0009]電流比例放大器，對(duì)所述跨導(dǎo)誤差放大器的輸出電流進(jìn)行比例鏡像，得到輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電流。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述跨阻放大器輸出電壓取樣模塊包括跨阻放大器電路和輸出共模電壓取樣電路，所述跨阻放大器電路由開環(huán)放大器和負(fù)反饋電阻組成;所述輸出共模電壓取樣電路為由第一電阻和第一電容組成的標(biāo)準(zhǔn)RC低通濾波電路，用于取出跨阻放大器輸出電壓信號(hào)的共模直流電壓；
[0011 ] 所述虛擬跨阻放大器包括虛擬開環(huán)放大器和虛擬負(fù)反饋電阻；
[0012]所述跨導(dǎo)誤差放大器包括第一誤差放大器、第二誤差放大器、第一NMOS管、第二NMOS管和第三NMOS管；
[0013]所述電流比例放大器包括第一PMOS管和第二 PMOS管。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述第一匪OS管的柵極接所述第二誤差放大器的輸出端，漏極接所述APD的正極，源極接地;所述第二 NMOS管的柵極接所述第二誤差放大器的輸出端，漏極接所述第一誤差放大器的輸入端和所述第三NMOS管的源極，源極接地;所述第三NMOS管的柵極接所述第一誤差放大器的輸出端，漏極接所述第四NMOS管的柵極和漏極，源極接所述第一誤差放大器的輸入端和所述第二匪OS管的漏極;所述第一 PMOS管的柵極接漏極，并連接所述第三NMOS管的漏極和所述第二 PMOS管的柵極;所述第一 PMOS管和第二 PMOS管的源極接電源，所述第二 PMOS管的漏極作為電路的輸出端。
[0015]在上述技術(shù)方案中，由所述跨阻放大器輸出電壓取樣模塊、所述虛擬跨阻放大器、所述第二誤差放大器和所述第一 NMOS管組成的負(fù)反饋電路，使得所述輸出共模直流電壓與所述輸出參考電壓相等，且所述第一NMOS管的漏極電壓與所述輸出參考電壓相等；當(dāng)所述輸出共模直流電壓與所述輸出參考電壓和所述第一NMOS管的漏極電壓相等時(shí)，所述第一NMOS管的漏極電流與所述雪崩光電二極管的直流電流相等。
[0016]在上述技術(shù)方案中，由所述第一誤差放大器、所述第二匪OS管和所述第三匪OS管組成的負(fù)反饋電路，使得所述第一誤差放大器的輸入電壓和所述第二 NMOS管的漏極電壓相等；當(dāng)所述第一誤差放大器的輸入電壓與所述第二NMOS管的漏極電壓相等時(shí)，即所述第二NMOS管的漏極電流與所述第一 NMOS管的漏極電流相等時(shí)，由于所述第二 NMOS管的柵極電流與所述第一 NMOS管的柵極電流相等，且所述第二 NMOS管的源極電流與所述第一 NMOS管的源極電流相等，所以，所述第二 NMOS管的漏極電流與所述第一 NMOS管的漏極電流和所述AH)的直流電流相等。
[0017]在上述技術(shù)方案中，所述第一誤差放大器的輸入電壓與所述輸出參考電壓相等。
[0018]在上述技術(shù)方案中，由所述第二NMOS管、第三NMOS管、第一PMOS管和第二PMOS管組成的電流鏡電路，使得所述第二NMOS管的漏極電流鏡像到所述第二PMOS管的漏極輸出，從而電路的輸出電流與所述第二 PMOS管的漏極電流和所述第二 NMOS管的漏極電流相等，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)AI3D輸入電流的強(qiáng)度顯示。
[0019]在上述技術(shù)方案中，當(dāng)所述Aro輸入電流在IUA到ImA的范圍內(nèi)時(shí)，所述電路的輸出電流的誤差小于3%。
[0020 ]本發(fā)明采用從APD的正極進(jìn)行采樣的方式，和傳統(tǒng)的從APD的負(fù)極進(jìn)行采樣的方式相比，解決了傳統(tǒng)方法無法在芯片內(nèi)部顯示AH)的輸入信號(hào)強(qiáng)度的問題，而且本方案對(duì)外圍系統(tǒng)應(yīng)用的要求簡單，本發(fā)明所述的用于光接收模塊中Aro的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021](I)該RSSI電路能夠在芯片內(nèi)部顯示雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度；
[0022](2)該RSSI電路采用對(duì)跨阻放大器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行取樣比較的方式，對(duì)跨阻放大器的輸入影響較?。?br>[0023](3)該RSSI電路的外圍系統(tǒng)應(yīng)用比傳統(tǒng)的RSSI電路的外圍系統(tǒng)應(yīng)用簡單。
【附圖說明】
[0024]圖1為傳統(tǒng)的Aro的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路的原理圖；
[0025]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于光接收模塊中APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路的結(jié)構(gòu)框圖；
[0026]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于光接收模塊中APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路的原理圖；
[0027]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種用于光接收模塊中APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路的信號(hào)輸出與輸入特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明主要應(yīng)用于光通信中的跨阻放大器電路，針對(duì)的是跨阻放大器的關(guān)鍵技術(shù)，即輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示，用于在芯片內(nèi)部精準(zhǔn)顯示雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度，為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示方法，提出了一種嶄新的電路結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路的主要原理是通過對(duì)跨阻放大器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，將得到的跨阻放大器的輸出共模直流電壓與虛擬跨阻放大器的輸出參考電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理得到和雪崩光電二極管工作電流等效的電流信號(hào)并輸出，然后根據(jù)電流比例對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大，使得電流信號(hào)和雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度相符，完成在芯片內(nèi)部對(duì)雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度的顯示。本方案提出的這種電路可以在近60dB的信號(hào)輸入范圍內(nèi)線性顯示雪崩光電二極管的輸入信號(hào)強(qiáng)度，而且，本方案無需外圍應(yīng)用的鏡像三極管器件，使得應(yīng)用更加方便、靈活。
[0029]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)的說明。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于光接收模塊中APD的輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電路，如圖2所示，包括:
[0031]跨阻放大器輸出電壓取樣模塊10，對(duì)跨阻放大器的輸出電壓信號(hào)進(jìn)行取樣，得到與AF1D的輸入信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)的輸出共模直流電壓VsampIt3;
[0032]虛擬跨阻放大器20，對(duì)跨阻放大器輸出電壓取樣模塊10中的跨阻放大器進(jìn)行復(fù)制得到一個(gè)和跨阻放大器一樣的電路，從而得到一個(gè)在輸入信號(hào)強(qiáng)度為O時(shí)的輸出參考電壓
Vref ;
[0033]跨導(dǎo)誤差放大器30，對(duì)跨阻放大器輸出電壓取樣模塊10和虛擬跨阻放大器20的電壓誤差進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到與雪崩光電二極管工作電流等效的電流信號(hào)并輸出；
[0034]電流比例放大器40，對(duì)跨導(dǎo)誤差放大器30的輸出電流進(jìn)行比例鏡像，得到輸入信號(hào)強(qiáng)度顯示電流，同時(shí)，對(duì)跨導(dǎo)誤差放大器30的輸出電流方向進(jìn)行改變，讓其成為主流應(yīng)用的電流源方案。
[0035]如圖3所示，跨阻放大器輸出電壓取樣模塊10包括跨阻放大器電路和輸出共模電壓取樣電路，跨阻放大器電路由開環(huán)放大器101和負(fù)反饋電阻102組成;輸出共模電壓取樣電路為由第一電阻103和第一電容104組成的標(biāo)準(zhǔn)RC低通濾波電路，用于取出跨阻放大器輸出電壓信號(hào)的共模直流電壓。
[0036]虛擬跨阻放大器20包括虛擬開環(huán)放大器201和虛擬負(fù)反饋電阻202。
[0037]跨導(dǎo)誤差放大器30包括第一誤差放大器301、第二誤差放大器302、第一 NMOS管303、第二 N