CN108111230B - 一种复用光通信光接收组件mon管脚的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，通过第一箝位电路将电流镜中的PMOS管M0、M1的漏极电位保持相等，以保持整个监控动态范围的高精度。监控电流经MON管脚流出后，流入NMOS管M3，转化为M3的栅极电压后，输入第一模数转换器后转化为数字量，从而实现了电流监控功能。通过第二箝位电路，将MON管脚的电压钳制为第二箝位电路的输入电压Vcont_in，因此在跨阻放大器芯片内部通过读取MON管脚的电压Vcont_out。通过此种方式，将外部的控制信号Vcont_in复制输入到跨阻放大器内部，再通过比较器或模数转换器，将Vcont_in转化为各种控制变量。因此，就实现了MON管脚的复用。

Description

一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路
技术领域
本发明-涉及光纤通信系统，尤其涉及跨阻放大器。
背景技术
在现代高速光纤通信系统中，核心的光电转换系统中,包括接收端的光电探测器PD、跨阻放大器TIA，后放LA等，发射端包括激光器LD、激光驱动器LDD等。其中接收端，由于处理的是高频的微弱电流信号，为最大化减小外部寄生参数、外部噪声的干扰，通常是将TIA与PD一起封装在光接收组件中ROSA(receiver optical sub assembly)。
目前光通信光接收组件ROSA共有5个管脚，分别为电源VDD、地GND、高速数据输出OUTP/OUTN、平均监控光电流输出MON，管脚十分有限，且难以再增加，原因一是增加管脚会进一步增加成本；而是这种管脚分布方式已使用多年，光组件、光模块都已经匹配设计，管脚更改将会导致一系列上下游配套器件、设备需要同步更改，难以推动。有限的管脚使得TIA芯片的功能有限，尤其是难以通过外部控制信号输入去控制芯片的工作状态、功能等，比如带宽/跨阻选择，这对于多速率兼容应用的TIA产品十分重要；比如重置信号RESET，这对于突发模式应用的TIA产品十分有用。
因此，如果能通过这5个管脚复用，使得外部控制信号能够通过这些管脚输入到TIA芯片中，去控制芯片，将变得十分有吸引力。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是提供一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，可以实现向跨阻放大器输入控制信号，同时又不影响MON管脚的正常输出监控电流的功能。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，包括光通信光接收组件、位于光通信接受组件外的监控电流接收部分和控制信号输入部分；
所述光通信光接收组件包括跨阻放大器、光电二极管D0、第一箝位电路和电流镜；
所述电流镜的两个输出端分别连接至第一箝位电路，使得电流镜的两个输出端的电位相同；所述电流镜输出的监控电流由MON管脚流至所述监控电流接收部分，并经所述监控电流接收部分转换为电压信号后输入第一模数转换器转换为数字信号，完成监控电流的功能；
所述控制信号输入部分包括第二箝位电路，所述第二箝位电路的输出端连接至所述MON管脚，将所述MON管脚的电压Vcont_out箝位为第二箝位电路的输入电压Vcont_in；所述光通信光接收组件内的电压比较器或模数转换器将Vcont_in转换为各种控制变量，以实现控制光通信光接收组件内的跨阻放大器；
所述第二箝位电路的输入电压Vcont_in能够满足第一箝位电路、第二箝位电路均正常工作。
在一较佳实施例中：所述电流镜包括PMOS管M0、M1；其中M0、M1的栅极相互连接、源极也相互连接，并且MO的源极连接至电源电压Vdd,漏极连接至MO的栅极。
在一较佳实施例中：所述第一箝位电路包括第一误差放大器和PMOS管M2；其中PMOS管MO、MI的漏极分别连接至第一误差放大器的正极和负极输入端，其中第一误差放大器的正极输入端还连接至所述光电二极管D0的负极；第一误差放大器的输出端连接至M2的栅极；M2的源极连接至M1的漏极，漏极连接至所述MON管脚。
在一较佳实施例中：所述第二箝位电路包括第二误差放大器和PMOS管M4；其中第二误差放大器的负极输入端连接至所述MON管脚，正极输入端连接至所述输入电压Vcont_in，输出端连接至M4的栅极；M4的源极连接至所述MON管脚。
在一较佳实施例中：所述监控电流接收部分为NMOS管M3，M3的漏极连接至M4的漏极，源极接地，栅极与M3的漏极相连；所述M3的栅极连接至第一模数转换器。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
本发明提供了一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，通过第一箝位电路将电流镜中的PMOS管M0、M1的漏极电位保持相等，以保持整个监控动态范围的高精度。监控电流经MON管脚流出后，流入NOMOS管M3，转化为M3的栅极电压后，输入第一模数转换器后转化为数字量，从而实现了电流监控功能。
本发明提供了一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，通过第二箝位电路，将MON管脚的电压钳制为第二箝位电路的输入电压Vcont_in，因此在跨阻放大器部通过读取MON管脚的电压Vcont_out，即为输入的控制电压。通过此种方式，将外部的控制信号Vcont_in复制输入到跨阻放大器内部，再通过电压比较器或模数转换器等，将Vcont_in转化为各种控制变量。因此，就实现了MON管脚的复用。
本发明提供了一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，在整个监控动态范围内及输入控制电压范围内，只需要满足使得2个箝位电路正常工作，即镜像电流镜的漏极电压能够几乎相等，和Vcont_in和Vcont_out能够几乎相等，即可满足监控功能和输入控制信号功能同时正常工作。因此，只要Vcont_in能够使得PMOS管M2、M4工作在饱和状态即可，这样Vcont_in就可以在一定范围内改变，在这个范围内不同的Vcont_in就可以转换为不同的控制变量，实现对跨阻放大器进行不同的控制。
本发明提供了一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，由于两个误差运放的输入端都是高阻输入，因此镜像电流并没有被分流掉，PMOS管M1输出的镜像电流全部被输出流入NMOS管M3，因此电流监控功能可以正常实现。
附图说明
图1为本发明优选实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地描述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
参考图1，一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，包括光通信光接收组件、位于光通信接受组件外的监控电流接收部分和控制信号输入部分；
所述光通信光接收组件包括跨阻放大器、光电二极管D0、第一箝位电路和电流镜；
所述电流镜包括PMOS管M0、M1；其中M0、M1的栅极相互连接、源极也相互连接，并且MO的源极连接至电源电压Vdd,漏极连接至MO的栅极。
所述第一箝位电路包括第一误差放大器和PMOS管M2；其中PMOS管MO、MI的漏极分别连接至第一误差放大器的正极和负极输入端，其中第一误差放大器的正极输入端还连接至所述光电二极管D0的负极；第一误差放大器的输出端连接至M2的栅极；M2的源极连接至M1的漏极，漏极连接至所述MON管脚。
所述控制信号输入部分包括第二箝位电路，所述第二箝位电路包括第二误差放大器和PMOS管M4；其中第二误差放大器的负极输入端连接至所述MON管脚，正极输入端连接至所述输入电压Vcont_in，输出端连接至M4的栅极；M4的源极连接至所述MON管脚。
所述监控电流接收部分为NMOS管M3，M3的漏极连接至M4的漏极，源极接地，栅极与M3的漏极相连；所述M3的栅极连接至第一模数转换器。
因此，上述的电路使得所述电流镜的两个输出端分别连接至第一箝位电路，使得电流镜的两个输出端的电位相同；所述电流镜输出的监控电流由MON管脚流至所述监控电流接收部分，并经所述监控电流接收部分转换为电压信号后输入第一模数转换器转换为数字信号，完成监控电流的功能；
所述第二箝位电路的输出端连接至所述MON管脚，将所述MON管脚的电压Vcont_out箝位为第二箝位电路的输入电压Vcont_in；所述光通信光接收组件内的第二模数转换器将Vcont_in转换为各种控制变量，以实现控制光通信光接收组件内的跨阻放大器；
上述的一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，通过第一箝位电路将电流镜中的PMOS管M0、M1的漏极电位保持相等，以保持整个监控动态范围的高精度。监控电流经MON管脚流出后，流入NOMOS管M3，转化为M3的栅极电压后，输入第一模数转换器后转化为数字量，从而实现了电流监控功能。
通过第二箝位电路，将MON管脚的电压钳制为第二箝位电路的输入电压Vcont_in，因此在跨阻放大器部通过读取MON管脚的电压Vcont_out，即为输入的控制电压。通过此种方式，将外部的控制信号Vcont_in复制输入到跨阻放大器内部，再通过内部的电压比较器或模数转换器等，将Vcont_in转化为各种控制变量。因此，就实现了MON管脚的复用。
具体来说，在整个监控动态范围内及输入控制电压范围内，只需要满足使得2个箝位电路正常工作，即镜像电流镜的漏极电压能够几乎相等和Vcont_in和Vcont_out能够几乎相等，即可满足监控功能和输入控制信号功能同时正常工作。因此，只要Vcont_in能够使得PMOS管M2、M4工作在饱和状态即可，这样Vcont_in就可以在一定范围内改变，在这个范围内不同的Vcont_in就可以转换为不同的控制变量，实现对跨阻放大器进行不同的控制。
并且，由于两个误差运放的输入端都是高阻输入，因此镜像电流并没有被分流掉，PMOS管M1输出的镜像电流全部被输出流入NMOS管M3，因此电流监控功能可以正常实现。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡在本发明的构思和技术方案之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，其特征在于：包括光通信光接收组件、位于光通信接受组件外的监控电流接收部分和控制信号输入部分；
所述光通信光接收组件包括跨阻放大器、光电二极管D0、第一箝位电路和电流镜；
所述电流镜的两个输出端分别连接至第一箝位电路，使得电流镜的两个输出端的电位相同；所述电流镜输出的监控电流由MON管脚流至所述监控电流接收部分，并经所述监控电流接收部分转换为电压信号后输入第一模数转换器转换为数字信号，完成监控电流的功能；
所述控制信号输入部分包括第二箝位电路，所述第二箝位电路的输出端连接至所述MON管脚，将所述MON管脚的电压Vcont_out箝位为第二箝位电路的输入电压Vcont_in；所述光通信光接收组件内的电压比较器或模数转换器，将Vcont_in转换为各种控制变量，以实现控制光通信光接收组件内的跨阻放大器的功能；
所述第二箝位电路的输入电压Vcont_in能够满足第一箝位电路、第二箝位电路均正常工作。
2.根据权利要求1所述的一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，其特征在于：所述电流镜包括PMOS管M0、M1；其中M0、M1的栅极相互连接、源极也相互连接，并且MO的源极连接至电源电压Vdd,漏极连接至MO的栅极。
3.根据权利要求2所述的一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，其特征在于：所述第一箝位电路包括第一误差放大器和PMOS管M2；其中PMOS管MO、MI的漏极分别连接至第一误差放大器的正极和负极输入端，其中第一误差放大器的正极输入端还连接至所述光电二极管D0的负极；第一误差放大器的输出端连接至M2的栅极；M2的源极连接至M1的漏极，漏极连接至所述MON管脚。
4.根据权利要求3所述的一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，其特征在于：所述第二箝位电路包括第二误差放大器和PMOS管M4；其中第二误差放大器的负极输入端连接至所述MON管脚，正极输入端连接至所述输入电压Vcont_in，输出端连接至M4的栅极；M4的源极连接至所述MON管脚。
5.根据权利要求3所述的一种复用光通信光接收组件MON管脚的电路，其特征在于：所述监控电流接收部分为NMOS管M3，M3的漏极连接至M4的漏极，源极接地，栅极与M3的漏极相连；所述M3的栅极连接至第一模数转换器。
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