CN102945058A - 一种负压芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负压芯片，包括负压转换电路，用于将输入正电压转换成电压值大小相同的负电压输出；负压处理电路，用于接收所述负压转换电路输出的负电压，并在外部输入信号作用下进行计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压；其中，所述负压转换电路和负压处理电路位于同一封装内。本发明的负压芯片可专门用来为光收发模块内的EML激光器提供工作电压，集成度高，成本低，不需要外部过多的匹配电路，为光收发模块中集成其他功能电路留出空间，使得光收发模块内为EML激光器提供工作电压的电路结构简化。

Description

一种负压芯片
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种为EML 激光器提供工作电压的负压芯片。
背景技术
在光通信领域中，电吸收调制激光器（Electro-absorption Modulated Laser,EML）用于高速、长距离通信中。EML激光器是在同一半导体芯片上集成激光器光源和电吸收外调制器，具有驱动电压低、功耗低、调制带宽高、体积小，结构紧凑等优点，比传统DFB激光器更适合于高速率、长距离的传输，已经广泛应用在光收发模块中。目前在光收发模块中使用单独的两种现有芯片及相应的匹配电路为EML激光器提供合适的工作电压。这两种芯片并不是专门应用于EML激光器的，现在是利用每个芯片的部分功能来实现对EML激光器提供合适的工作电压，成本较高，且需要匹配电路，整个电路结构比较复杂，集成度低且占用光收发模块中的空间，不利于光收发模块的小型化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种集成度高，减少光模块成本的负压芯片。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种负压芯片，包括负压转换电路，用于将输入正电压转换成电压值大小相同的负电压输出；和负压处理电路，用于接收所述负压转换电路输出的负电压，并在外部输入信号作用下进行计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压；其中，所述负压转换电路和负压处理电路位于同一封装内。
所述负压转换电路包括电压输入端，脉冲信号输入端、负压输出端和接地端；所述电压输入端依次通过第一开关、第一电容、第三开关电连接所述接地端；所述第一电容的正极通过第二开关电连接所述接地端，所述第一电容的负极通过第四开关电连接所述负压输出端；所述脉冲信号输入端与所述第一开关、第三开关连接，所述脉冲信号输入端还通过一逻辑非门与所述第二开关和第四开关连接；其中，所述第一开关和第三开关同时动作，所述第二开关和第四开关同时动作，且所述第一开关和第三开关这组开关与所述第二开关和第四开关这组开关动作相反。
所述电压处理电路包括一运算放大器，所述运算放大器的偏置电压输入端口与所述负压转换电路的负压输出端电连接，所述运算放大器的反相输入端与运算放大器的输出端电连接；该电压处理电路中的运算放大器的同相输入端和/或反相输入端接入外部输入信号，在外部输入信号的作用下进行积分计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压到电压处理电路输出端口。
所述符合EML激光器工作条件的负电压的电压值为0V至-5.5V。
所述输入正电压的电压值为2.8V至6V。
该负压芯片还包括输出电压关断信号端，用于在外部关断信号控制下使输出的符合EML激光器工作条件的负电压为零。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的负压芯片可专门用来为光收发模块内的EML激光器提供工作电压，集成度高，成本低，不需要复杂的外部匹配电路，为光收发模块中集成其他功能电路留出空间，使得光收发模块内为EML激光器提供工作电压的电路结构简化。 
附图说明：
图1为本发明负压芯片内部电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示，本发明负压芯片包括负压转换电路1，用于将输入正电压转换成电压值大小相同的负电压输出；和负压处理电路2，用于接收所述负压转换电路1输出的负电压，并在外部输入信号作用下进行计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压；其中，所述负压转换电路1和负压处理电路2位于同一封装内。
具体的，所述负压转换电路1包括电压输入端IN，负压输出端101和接地端GND；所述电压输入端IN依次通过第一开关S1、第一电容C1、第三开关S3电连接所述接地端GND；所述第一电容C1的正极通过第二开关S2电连接所述接地端GND，所述第一电容C1的负极通过第四开关S4电连接所述负压输出端101；所述脉冲信号输入端与所述第一开关S1、第三开关S3连接，所述脉冲信号输入端还通过一逻辑非门与所述第二开关S2和第四开关S4连接；其中，所述第一开关S1和第三开关S3同时动作，所述第二开关S2和第四开关S4同时动作，且所述第一开关S1和第三开关S3这组开关与所述第二开关S2和第四开关S4这组开关动作相反。所述负压输出端101通过第二电容C2连接接地端GND，第二电容C2可以有效的减小输出电压的纹波。需要说明的是，所述第一电容C1也可以位于该芯片封装外部，通过芯片相应引脚连接。
所述电压处理电路2包括一运算放大器，所述运算放大器的偏置电压输入端口与所述负压转换电路1的负压输出端101电连接，所述运算放大器的反相输入端与运算放大器的输出端电连接；该电压处理电路2中的运算放大器的同相输入端和/或反相输入端接入外部输入信号，在外部输入信号的作用下进行积分计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压到电压处理电路2的输出端口OUTPUT。
其中，所述符合EML激光器工作条件的负电压的电压值范围为0V至-5.5V。所述输入正电压的电压值范围为2.8V至6V。
该负压芯片还可以包括输出电压关断信号端SHUT DOWN，用于在外部关断信号控制下使输出的符合EML激光器工作条件的负电压为零。例如在有SHUT DOWN信号输入时，将电压处理电路2中的运算放大器的输出端接地，其为现有技术，具体实现电路图中未示出。
工作时，电压输入端IN输入相应电压信号VIN，脉冲信号CLK输入端输入周期脉冲信号，在周期脉冲信号作用下：前半周期，第二开关S2和第四开关S4打开，第一开关S1和第三开关S3关闭，第一电容C1充电，两端达到VIN的电压值；后半周期，第一开关S1和第三开关S3打开，第二开关S2和第四开关S4关闭，第一电容C1快速放电，第一电容C1放电使得第二电容C2电压达到-VIN，此时负压转换电路1的负压输出端101输出-VIN，该负压输出端101与运算放大器的偏置电压输入端口连接，为运算放大器提供负偏置电压。运算放大器的同相输入端和/或反相输入端接入外部输入信号（光模块内微处理器控制输出），在外部输入信号的作用下进行积分计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压到电压处理电路2的输出端口OUTPUT。需要说明的是，上述开关不是一般意义上的开关，而是脉冲开关，图1中仅为原理性示意图，脉冲开关是在脉冲信号控制下实现开或关的功能，此为现有的成熟技术，这里不再赘述。
与现有技术利用两个单独的芯片的部分功能的组合及相应的匹配电路为EML激光器提供工作电压相比，该芯片专门用来为光收发模块内的EML激光器提供工作电压，集成度高，成本低，不需要外部匹配电路，为光收发模块中集成其他功能电路留出空间，使得光收发模块内为EML激光器提供工作电压的电路结构简化。 
本发明的负压芯片可以封装成为5引脚芯片、6引脚芯片或8引脚芯片。当封装成为5引脚芯片时，包括与负压转换电路1中的电压输入端IN连接的输入引脚、与电压处理电路2的输出端口OUTPUT连接的输出引脚、与接地端GND连接的接地引脚、与运算放大器的反相输入端、同相输入端分别连接的反相输入引脚INAD、同相输入引脚INAN。其工作原理不再详述，参看前述相关描述。
当封装成为6引脚芯片时，是将所述第一电容C1置于芯片封装外部，在5引脚芯片的基础上增加了用于连接第一电容正极和负极的两个引脚(C+和C- )，并可把运算放大器的同相输入引脚INAN接地。其工作原理不再详述，参看前述相关描述。
当封装成为8引脚芯片时，是在6引脚芯片的基础上增加了便于外部处理器访问该芯片的串行数据线引脚SDA（serial data line ）和串行时针线引脚SCL(serial clock line)；或是恢复运放的同相输入端INAN，同时加入连接输出电压关断信号端的引脚SHUT DOWN。本发明并不限定具体的封装类型及其引脚个数，可根据使用情况来决定。
本发明的负压芯片可专门用来为光收发模块内的EML激光器提供工作电压，集成度高，成本低，不需要复杂的外部匹配电路，为光收发模块中集成其他功能电路留出空间，使得光收发模块内为EML激光器提供工作电压的电路结构简化。 
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种负压芯片，其特征在于，包括：
负压转换电路，用于将输入正电压转换成电压值大小相同的负电压输出；和
负压处理电路，用于接收所述负压转换电路输出的负电压，并在外部输入信号作用下进行计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压；其中，所述负压转换电路和负压处理电路位于同一封装内。
2.根据权利要求1所述的负压芯片，其特征在于，所述负压转换电路包括电压输入端，负压输出端和接地端；所述电压输入端依次通过第一开关、第一电容、第三开关电连接所述接地端；所述第一电容的正极通过第二开关电连接所述接地端，所述第一电容的负极通过第四开关电连接所述负压输出端；所述脉冲信号输入端与所述第一开关、第三开关连接，所述脉冲信号输入端还通过一逻辑非门与所述第二开关和第四开关连接；其中，所述第一开关和第三开关同时动作，所述第二开关和第四开关同时动作，且所述第一开关和第三开关这组开关与所述第二开关和第四开关这组开关动作相反。
3.根据权利要求2所述的负压芯片，其特征在于，所述电压处理电路包括一运算放大器，所述运算放大器的偏置电压输入端口与所述负压转换电路的负压输出端电连接，所述运算放大器的反相输入端与运算放大器的输出端电连接；该电压处理电路中的运算放大器的同相输入端和/或反相输入端接入外部输入信号，在外部输入信号的作用下进行积分计算处理，输出符合EML激光器工作条件的负电压到电压处理电路输出端口。
4.根据权利要求1至3任一项所述的负压芯片，其特征在于，所述符合EML激光器工作条件的负电压的电压值为0V至-5.5V。
5.根据权利要求4所述的负压芯片，其特征在于，所述输入正电压的电压值为2.8V至6V。
6.根据权利要求5所述的负压芯片，其特征在于，该负压芯片还包括输出电压关断信号端，用于在外部关断信号控制下使输出的符合EML激光器工作条件的负电压为零。
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