CN104639257A - 应用于光接收器的抗干扰电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于光接收器的抗干扰电路，由检测电路模块、可调反相器电路模块组成，检测电路模块用以检测输入端信号中的窄脉冲大幅值干扰信号，检测电路模块的输入端接跨阻放大器的输出，检测电路模块输出端接可调反相器电路模块的电源端以输出相应的调节信号I_charge给可调反相器电路模块，可调反相器电路模块接在比较器和输出逻辑之间，可调反相器电路模块输出逻辑信号由低到高变化的建立时间受检测电路模块的输出调节；本发明节省了面积，降低了功耗，当光电管响应产生瞬态大电流时，检测电路会检测到跨阻放大器输出的强窄脉冲电压信号，进而对可调反相器进行调节、阻止误信号向后传输。

Description

应用于光接收器的抗干扰电路

技术领域

本发明属于光电集成电路领域，尤其是一种应用于CMOS工艺全集成数字信号光接收器的抗干扰电路。

背景技术

光接收器通常包含光电二极管、跨阻放大器、比较器等其它一些数字逻辑电路，其与前端的LED等发光电路一起组成光电耦合器。在一定的应用环境下，光电耦合器易受到某种干扰，会使得LED的驱动电流出现尖的脉冲，或者干扰会直接导致光电管产生瞬态窄脉冲大电流。这种瞬态大电流会使得跨阻放大器输出窄脉冲大幅值的电压信号，最终使得整体电路输出错误信号。

传统的抗上述干扰的技术有电荷补充、空间冗余和错误检测、纠正编码等。它们各有优缺点。

电荷补充技术就是通过增加节点电容，等效增加了表示高电平的电量，提高了干扰信号向后传输的难度，这种方法实施起来比较简单，其代价是会影响电路的速度和面积。电荷补充技术这种抗干扰的方法，虽然原理简单，使用也方便，但是与集成电路的等比例规则相违背，所以目前这种方法已经很少使用了。

空间冗余技术就是同时使用三个一模一样的光接收器，后面再加一个裁决电路。假设干扰引起一个光接收器输出错误，因为另外两个没有受到影响，则裁决电路的输出也不会受到影响。这种技术的代价就是面积是原来的三倍。

在通信领域，数据进行传输的时候，有可能会发生错误。所以人们使用了一些错误检测机制，比如奇偶校验、CRC校验。同样，可以使用编码技术来提高电路的抗干扰的能力。代价最小的编码方式是奇偶编码，也可以使用错误纠正码进行编码，顾名思义这种编码方式可以自己恢复正确值，然而它会招致更大的速度和面积的代价。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种应用于光接收器的抗干扰电路。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种应用于光接收器的抗干扰电路，由检测电路模块、可调反相器电路模块组成，检测电路模块用以检测输入端信号中的窄脉冲大幅值干扰信号，检测电路模块的输入端接跨阻放大器的输出，检测电路模块输出端接可调反相器电路模块的电源端以输出相应的调节信号I_charge给可调反相器电路模块，可调反相器电路模块接在比较器和输出逻辑之间，可调反相器电路模块输出逻辑信号由低到高变化的建立时间受检测电路模块的输出调节。

当光电耦合器受到某种干扰使得光接收器中光电管响应产生瞬态大电流时，该脉冲电流信号经过跨阻放大器转化成窄脉冲大幅度的电压信号，并会被检测电路模块检测到，同时检测电路模块调节可调反相器电路模块，减小其充电电流，使得该脉冲信号在较窄的时间内不能正常建立。

作为优选方式，所述检测电路模块由NMOS管MN₁、MN₂、MN₃、MN₄，以及PMOS管MP₁、MP₂、MP₃、MP₄，以及电阻R₁、R₂所组成，NMOS管MN₁的栅极为检测电路的输入端，NMOS管MN₁的漏极接电源Vdd，NMOS管MN₁的源极接NMOS管MN₂的源极和电阻R₁的上端，电阻R₁的下端接地Gnd，NMOS管MN₂的栅极接电阻R₂的上端，电阻R₂的下端接NMOS管MN₃的漏极，NMOS管MN₃的栅极与漏极相接，NMOS管MN₃的源极接NMOS管MN₄的漏极，NMOS管MN₄的栅极和漏极相接，NMOS管MN₄的源极接地Gnd，PMOS管MP₁的源极接电源Vdd，PMOS管MP₁的漏极、栅极和NMOS管MN₂的漏极相接，PMOS管MP₂的源极接电源Vdd，PMOS管MP₂的栅极接PMOS管MP₁的栅极，PMOS管MP₂的漏极接PMOS管MP₃的漏极，PMOS管MP₃的源极接电源Vdd，PMOS管MP₃的栅极接PMOS管MP₄的栅极并外接基准偏置，PMOS管MP₄的源极接电源Vdd，PMOS管MP₂的漏极输出调节信号Icharge给可调反相器电路模块。

作为优选方式，可调反相器电路模块由NMOS管MN₅、PMOS管MP₅和负载电容Cc组成，NMOS管MN₅和PMOS管MP₅的栅极相接，为输入端；NMOS管MN₅和PMOS管MP₅的漏极相接，为输出端；NMOS管MN₅的源极接地Gnd，负载电容Cc的上端接NMOS管MN₅的漏极，负载电容Cc的下端接地Gnd，PMOS管MP₅的源极接检测电路模块的输出调节信号Icharge。

如上所述，本发明具有以下有益效果：本发明是在综合考虑传统方法的优缺点后提出的，其相对的优点就是节省了面积和降低了功耗，主要包括两个子模块电路，分别为窄脉冲大幅值检测电路和充电电流可调节的反相器，以下简称为检测电路模块和可调反相器电路模块。当光电管响应产生瞬态大电流时，检测电路会检测到跨阻放大器输出的强窄脉冲电压信号，进而对可调反相器进行调节阻止误信号向后传输。

附图说明

图1为本发明应用于光接收器的结构示意图；

图2为检测电路模块的结构图；

图3为可调反相器电路模块的结构图；

图4为含本发明的抗干扰电路的光接收器的瞬态仿真波形图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

一种应用于光接收器的抗干扰电路，由检测电路模块、可调反相器电路模块组成，检测电路模块用以检测输入端信号中的窄脉冲大幅值干扰信号，检测电路模块的输入端接跨阻放大器的输出，检测电路模块输出端接可调反相器电路模块的电源端以输出相应的调节信号I_charge给可调反相器电路模块，可调反相器电路模块接在比较器和输出逻辑之间，可调反相器电路模块输出逻辑信号由低到高变化的建立时间受检测电路模块的输出调节。

当光电耦合器受到某种干扰使得光接收器中光电管响应产生瞬态大电流时，该脉冲电流信号经过跨阻放大器转化成窄脉冲大幅度的电压信号，并会被检测电路模块检测到，同时检测电路模块调节可调反相器电路模块，减小其充电电流，使得该脉冲信号在较窄的时间内不能正常建立。

所述检测电路模块由NMOS管MN₁、MN₂、MN₃、MN₄，以及PMOS管MP₁、MP₂、MP₃、MP₄，以及电阻R₁、R₂所组成，NMOS管MN₁的栅极为检测电路的输入端，NMOS管MN₁的漏极接电源Vdd，NMOS管MN₁的源极接NMOS管MN₂的源极和电阻R₁的上端，电阻R₁的下端接地Gnd，NMOS管MN₂的栅极接电阻R₂的上端，电阻R₂的下端接NMOS管MN₃的漏极，NMOS管MN₃的栅极与漏极相接，NMOS管MN₃的源极接NMOS管MN₄的漏极，NMOS管MN₄的栅极和漏极相接，NMOS管MN₄的源极接地Gnd，PMOS管MP₁的源极接电源Vdd，PMOS管MP₁的漏极、栅极和NMOS管MN₂的漏极相接，PMOS管MP₂的源极接电源Vdd，PMOS管MP₂的栅极接PMOS管MP₁的栅极，PMOS管MP₂的漏极接PMOS管MP₃的漏极，PMOS管MP₃的源极接电源Vdd，PMOS管MP₃的栅极接PMOS管MP₄的栅极并外接基准偏置，PMOS管MP₄的源极接电源Vdd，PMOS管MP₂的漏极输出调节信号Icharge给可调反相器电路模块。

可调反相器电路模块由NMOS管MN₅、PMOS管MP₅和负载电容Cc组成，NMOS管MN₅和PMOS管MP₅的栅极相接，为输入端；NMOS管MN₅和PMOS管MP₅的漏极相接，为输出端；NMOS管MN₅的源极接地Gnd，负载电容Cc的上端接NMOS管MN₅的漏极，负载电容Cc的下端接地Gnd，PMOS管MP₅的源极接检测电路模块的输出调节信号Icharge。

图2为检测电路模块的结构图，V₀₁为跨阻放大器的输出，I_charge接可调反相器的电源端，为反相器输出信号的建立提供充电电流，V_b为基准电路提供的偏置电压。

图3为可调反相器电路模块结构图，与一般反相器不同的是输出端接有一个负载电容Cc，且输入为低时，负载电容的充电电流受检测电路的调节，此处要保证跨阻放大器输出的窄脉冲信号传输到可调反相器的输入端时逻辑要正确。

正常的信号传输过程中NMOS管MN₁处于关断状态，I_charge为PMOS管MP₂和MP₃两路电流之和，保证可调反相器正常工作。当检测电路的输入为大幅度的窄脉冲信号时，NMOS管MN₁会开启，此时NMOS管MN₂的源端电压上升使得NMOS管MN₂处于截止状态，即PMOS管MP₂的电流为零。PMOS管MP₃的静态电流相对PMOS管MP₂的电流非常小，所以此时的I_charge相对于正常信号传输时的值小的多。因此，在窄脉冲信号传输到可调反相器输入端时，输出的信号不能建立，这样就阻止了误信号向后传输。

图4给出了含本抗干扰电路的光接收器的瞬态仿真波形，I_pd表示光电管的电流，一般情况下光电流幅值为3到10微安，仿真时用纳秒级脉宽、较大幅值的电流信号来模拟某种干扰下的光电管响应电流。V_o1是跨阻放大器的输出，可以看出其将瞬态电流信号转换成大幅值的电压信号。V_o2是比较器的输出，在正常信号后出现了误信号。V_o3是可调反相器的输出，即整体电路的输出，可以看出由于抗干扰电路的作用，误信号无法继续传输，因此，本发明中的电路通过检测电路模块和可调反相器电路模块两个子模块，实现抗干扰的作用。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种应用于光接收器的抗干扰电路，其特征在于：由检测电路模块、可调反相器电路模块组成，检测电路模块用以检测输入端信号中的窄脉冲大幅值干扰信号，检测电路模块的输入端接跨阻放大器的输出，检测电路模块输出端接可调反相器电路模块的电源端以输出相应的调节信号I_charge给可调反相器电路模块，可调反相器电路模块接在比较器和输出逻辑之间，可调反相器电路模块输出逻辑信号由低到高变化的建立时间受检测电路模块的输出调节。

2.根据权利要求1所述的应用于光接收器的抗干扰电路，其特征在于：所述检测电路模块由NMOS管MN₁、MN₂、MN₃、MN₄，以及PMOS管MP₁、MP₂、MP₃、MP₄，以及电阻R₁、R₂所组成，NMOS管MN₁的栅极为检测电路的输入端，NMOS管MN₁的漏极接电源Vdd，NMOS管MN₁的源极接NMOS管MN₂的源极和电阻R₁的上端，电阻R₁的下端接地Gnd，NMOS管MN₂的栅极接电阻R₂的上端，电阻R₂的下端接NMOS管MN₃的漏极，NMOS管MN₃的栅极与漏极相接，NMOS管MN₃的源极接NMOS管MN₄的漏极，NMOS管MN₄的栅极和漏极相接，NMOS管MN₄的源极接地Gnd，PMOS管MP₁的源极接电源Vdd，PMOS管MP₁的漏极、栅极和NMOS管MN₂的漏极相接，PMOS管MP₂的源极接电源Vdd，PMOS管MP₂的栅极接PMOS管MP₁的栅极，PMOS管MP₂的漏极接PMOS管MP₃的漏极，PMOS管MP₃的源极接电源Vdd，PMOS管MP₃的栅极接PMOS管MP₄的栅极并外接基准偏置，PMOS管MP₄的源极接电源Vdd，PMOS管MP₂的漏极输出调节信号Icharge给可调反相器电路模块。

3.根据权利要求1所述的应用于光接收器的抗干扰电路，其特征在于：可调反相器电路模块由NMOS管MN₅、PMOS管MP₅和负载电容Cc组成，NMOS管MN₅和PMOS管MP₅的栅极相接，为输入端；NMOS管MN₅和PMOS管MP₅的漏极相接，为输出端；NMOS管MN₅的源极接地Gnd，负载电容Cc的上端接NMOS管MN₅的漏极，负载电容Cc的下端接地Gnd，PMOS管MP₅的源极接检测电路模块的输出调节信号Icharge。