CN103888120A - 一种用于交流信号通道输出快速开关的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于交流信号通道输出快速开关的控制方法，采用差分控制的方法，通过加入使能控制信号，使电路在处于使能状态时，信号通道正常工作，电路在处于不使能状态时，将电流旁路到电阻上，从而实现了快速信号输出级快速关闭。

Description

一种用于交流信号通道输出快速开关的控制方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及交流信号通道输出快速开关的控制方法。

技术背景

在无源光网络PON的系统中，局端ONU的光信号要求可以快速的进行开关。尤其是在GPON系统中，要求光信号在小于12ns的时间内进行快速的开启和关闭。驱动激光器发光需要比较大的电流（10～120mA），要让这么大的电流源进行快速的开关是比较困难的。参考图1，现有技术中采用两种方法来实现激光器的快速关闭，第一种方法是通过采样开关K1直接对输出交流通路进行开关。第二种方法是用采样开关K2、K3对输出级进行开关，当K2、K3闭合时，晶体管M12、M14的栅极电压被拉到接地，从而一直处于关闭状态。

上述第一种方法的缺陷在于，开关时间长，输出级电流源I7在每次开关动作时都要重新建立工作点，I7的电流从0上升到正常的工作电流，寄生的电阻电容需要有一个充电时间。

上述第二种方法的缺陷在于，当K2、K3闭合时，V3、V4的电平接近地电平，导致晶体管M13、M11的栅源电压、源漏电压突然增大，从而晶体管M13、M11会有很大的电流，系统功耗明显增加。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种用于交流信号通道输出快速开关的控制方法，能够控制终端激光器快速打开或关闭，同时保持系统功耗稳定。

本发明所要解决的次要技术问题是提供一种使用上述方法设计的用于交流信号通道输出快速开关的控制电路。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种用于交流信号通道输出快速开关的控制方法，其特征在于：采用差分控制的方法，通过加入使能控制信号，在电路处于使能状态时，信号通道正常工作；在电路处于不使能状态时，将电流旁路到电阻上，从而实现了信号输出级的快速关闭。

一种用于交流信号通道输出快速开关的控制电路，包括：

第一晶体管M1，所述第一晶体管M1的栅极与第一使能控制信号BENP连接；所述第一晶体管M1的漏极与第一电阻R1的一端连接；所述第一电阻R1的另一端与电源电压Vdd连接；

第二晶体管M2，所述第二晶体管M2的栅极与第二使能控制信号BENN连接；所述第二晶体管M2的源极与所述第一晶体管M1的源极连接；所述第二晶体管M2的漏极与第二电阻R2的一端连接；所示第二电阻R2的另一端与电源电压Vdd连接；

第三晶体管M3，所述第三晶体管M3的栅极与第三电阻R3连接；所述第三晶体管M3的漏极与所述第二晶体管M2的漏极连接；所述第三电阻R3的另一端与电源电压Vdd连接；

第四晶体管M4，所述第四晶体管M4的栅极与第一数据输入信号INP连接；所述第四晶体管M4的漏极与所述第二晶体管M2的源极连接；

第五晶体管M5，所述第五晶体管M5的栅极与第二数据输入信号INN连接；所述第五晶体管M5的漏极与所述第三晶体管M3的源极连接；所述第五晶体管M5的源极与所述第四晶体管M4的源极连接；

第六晶体管M6，所述第六晶体管M6的栅极与所述第一晶体管M1的漏极连接；所述第六晶体管M6的漏极与电源电压Vdd连接；

第七晶体管M7，所述第七晶体管M7的栅极与所述第二晶体管M2的漏极连接；所述第七晶体管M7的漏极与电源电压Vdd连接；

第八晶体管M8，所述第八晶体管M8的栅极与所述第六晶体管M6的源极连接；所述第八晶体管M8的漏极与第四电阻R4的一端连接；所述第四电阻R4的另一端与电源电压Vdd连接；

第九晶体管M9，所述第九晶体管M9的栅极与所述第七晶体管M7的源极连接；所述第九晶体管M9的源极与所述第八晶体管M8的源极连接；所述第九晶体管M9的漏极与激光器LD的负极连接；所述激光器LD的正极与电源电压Vdd连接；

第一电流源I1，所述第一电流源I1的一端与所述第四晶体管M4的源极连接；所述第一电流源I1的另一端接地；

第二电流源I2，所述第二电流源I2的一端与所述第六晶体管M6的源极连接，所述第二电流源I2的另一端接地；

第三电流源I3，所述第三电流源I3的一端与所述第七晶体管M7的源极连接，所述第三电流源I3的另一端接地；

第四电流源I4，所述第四电流源I4的一端与所述第八晶体管M8的源极连接，所述第四电流源I4的另一端接地。

与现有技术相比，本发明提供的方法具有以下有益效果：

1.通过加入使能控制信号，在交流信号通道不使能时，将电流旁路到电阻上，从而不需要关闭电流源，所以能够在2ns实现对激光器的快速关闭，很好地满足了GPON的应用要求。

2.在实现了对激光器快速关闭的同时，系统的功耗保持稳定。

附图说明

图1为现有技术中对激光器进行快速开关的控制电路图；

图2为实施例中一种用于交流信号通道输出快速开关的控制电路图。

具体实施方式

下文结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本实施例中，以电源电压Vdd为3.3V，工艺为0.35um CMOS工艺为例说明电压工作情况。MOS管的阈值电压Vth=0.75V左右。

参考图2，一种用于交流信号通道输出快速开关的控制电路图，包括：

第一晶体管M1，所述第一晶体管M1的栅极与第一使能控制信号BENP连接；所述第一晶体管M1的漏极与第一电阻R1的一端连接；所述第一电阻R1的另一端与电源电压Vdd连接；

第二晶体管M2，所述第二晶体管M2的栅极与第二使能控制信号BENN连接；所述第二晶体管M2的源极与所述第一晶体管M1的源极连接；所述第二晶体管M2的漏极与第二电阻R2的一端连接；所示第二电阻R2的另一端与电源电压Vdd连接；

第三晶体管M3，所述第三晶体管M3的栅极与第三电阻R3连接；所述第三晶体管M3的漏极与所述第二晶体管M2的漏极连接；所述第三电阻R3的另一端与电源电压Vdd连接；

第四晶体管M4，所述第四晶体管M4的栅极与第一数据输入信号INP连接；所述第四晶体管M4的漏极与所述第二晶体管M2的源极连接；

第五晶体管M5，所述第五晶体管M5的栅极与第二数据输入信号INN连接；所述第五晶体管M5的漏极与所述第三晶体管M3的源极连接；所述第五晶体管M5的源极与所述第四晶体管M4的源极连接；

第六晶体管M6，所述第六晶体管M6的栅极与所述第一晶体管M1的漏极连接；所述第六晶体管M6的漏极与电源电压Vdd连接；

第七晶体管M7，所述第七晶体管M7的栅极与所述第二晶体管M2的漏极连接；所述第七晶体管M7的漏极与电源电压Vdd连接；

第八晶体管M8，所述第八晶体管M8的栅极与所述第六晶体管M6的源极连接；所述第八晶体管M8的漏极与第四电阻R4的一端连接；所述第四电阻R4的另一端与电源电压Vdd连接；

第九晶体管M9，所述第九晶体管M9的栅极与所述第七晶体管M7的源极连接；所述第九晶体管M9的源极与所述第八晶体管M8的源极连接；所述第九晶体管M9的漏极与激光器LD的负极连接；所述激光器LD的正极与电源电压Vdd连接；

第一电流源I1，所述第一电流源I1的一端与所述第四晶体管M4的源极连接；所述第一电流源I1的另一端接地；

第二电流源I2，所述第二电流源I2的一端与所述第六晶体管M6的源极连接，所述第二电流源I2的另一端接地；

第三电流源I3，所述第三电流源I3的一端与所述第七晶体管M7的源极连接，所述第三电流源I3的另一端接地；

第四电流源I4，所述第四电流源I4的一端与所述第八晶体管M8的源极连接，所述第四电流源I4的另一端接地。

1.当电路处于使能状态时，BENP为高电平，BENN为低电平。

当所述第一数据输入信号INP为高电平，第二数据输入信号INN为低电平时；所述第四晶体管M4导通，第五晶体管M5关闭。由于所述第四晶体管M4导通后的源漏电压V5-V7在0.3～0.8V的范围内，所述电流源I1工作的电压V7也在0.3～0.8V内，所以所述第四晶体管M4的漏极电压V5最大为1.6V。所以所述第一晶体管M1的栅源电压为VG1-V5=3.3-1.6=1.7>Vth，所以所述第一晶体管M1导通。从而所述第一电阻R1内有电流流过，故而所述第一晶体管M1的漏极电压V1=Vdd-VR1。所述第二晶体管M2的栅源电压为VG2-V5<Vth，所以所述第二晶体管M2关闭，从而所述第二电阻R2内没有电流流过，故而所述第二晶体管M2的漏极电压V2=Vdd。经过所述第六晶体管M6与第七晶体管M7后，所述第七晶体管的源极电压V4为一个相对的高电压，第六晶体管M6的源极电压V3为一个相对的低电压，从而使所述第九晶体管M9导通，第八晶体管M8关闭，激光器LD中有电流流过。

当所述第一数据输入信号INP为低电平，第二数据输入信号INN为高电平时；电路情况与上述相反，故而所述第八晶体管M8导通，第九晶体管M9关闭，激光器LD中没有电流流过。

2.当电路处于不使能状态时，BENP为低电平，BENN为高电平。

所述第一晶体管M1关闭，所述第一电阻R1中没有电流流过，故而所述第一晶体管M1的漏极电压V1=Vdd。所述第二晶体管M2处于可导通状态，所述第二电阻R2内有电流流过，所以所述第二晶体管M2的漏极电压V2=Vdd-VR2，经过所述第六晶体管M6与第七晶体管M7后，所述第七晶体管的源极电压V4为一个相对的低电压，第六晶体管M6的源极电压V3为一个相对的高电压。这样不管所述第一数据输入信号INP与所述第二数据输入信号INN为何种电平，所述第八晶体管M8始终打开，第九晶体管M9始终关闭。激光器LD始终关闭。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (2)

1.一种用于交流信号通道输出快速开关的控制方法，其特征在于：采用差分控制的方法，通过加入使能控制信号，在电路处于使能状态时，信号通道正常工作；在电路处于不使能状态时，将电流旁路到电阻上，从而实现了信号输出级的快速关闭。

2.一种用于交流信号通道输出快速开关的控制电路，包括：

第一晶体管M1，所述第一晶体管M1的栅极与第一使能控制信号BENP连接；所述第一晶体管M1的漏极与第一电阻R1的一端连接；所述第一电阻R1的另一端与电源电压Vdd连接；

第二晶体管M2，所述第二晶体管M2的栅极与第二使能控制信号BENN连接；所述第二晶体管M2的源极与所述第一晶体管M1的源极连接；所述第二晶体管M2的漏极与第二电阻R2的一端连接；所示第二电阻R2的另一端与电源电压Vdd连接；

第三晶体管M3，所述第三晶体管M3的栅极与第三电阻R3连接；所述第三晶体管M3的漏极与所述第二晶体管M2的漏极连接；所述第三电阻R3的另一端与电源电压Vdd连接；

第四晶体管M4，所述第四晶体管M4的栅极与第一数据输入信号INP连接；所述第四晶体管M4的漏极与所述第二晶体管M2的源极连接；

第五晶体管M5，所述第五晶体管M5的栅极与第二数据输入信号INN连接；所述第五晶体管M5的漏极与所述第三晶体管M3的源极连接；所述第五晶体管M5的源极与所述第四晶体管M4的源极连接；

第六晶体管M6，所述第六晶体管M6的栅极与所述第一晶体管M1的漏极连接；所述第六晶体管M6的漏极与电源电压Vdd连接；

第七晶体管M7，所述第七晶体管M7的栅极与所述第二晶体管M2的漏极连接；所述第七晶体管M7的漏极与电源电压Vdd连接；

第八晶体管M8，所述第八晶体管M8的栅极与所述第六晶体管M6的源极连接；所述第八晶体管M8的漏极与第四电阻R4的一端连接；所述第四电阻R4的另一端与电源电压Vdd连接；

第九晶体管M9，所述第九晶体管M9的栅极与所述第七晶体管M7的源极连接；所述第九晶体管M9的源极与所述第八晶体管M8的源极连接；所述第九晶体管M9的漏极与激光器LD的负极连接；所述激光器LD的正极与电源电压Vdd连接；

第一电流源I1，所述第一电流源I1的一端与所述第四晶体管M4的源极连接；所述第一电流源I1的另一端接地；

第二电流源I2，所述第二电流源I2的一端与所述第六晶体管M6的源极连接，所述第二电流源I2的另一端接地；

第三电流源I3，所述第三电流源I3的一端与所述第七晶体管M7的源极连接，所述第三电流源I3的另一端接地；

第四电流源I4，所述第四电流源I4的一端与所述第八晶体管M8的源极连接，所述第四电流源I4的另一端接地。

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