CN109450528A - 一种光模块的功耗测量电路及方法 - Google Patents

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张文林
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    • H04B10/075—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal
    • H04B10/079—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an in-service signal using measurements of the data signal
    • H04B10/0795—Performance monitoring; Measurement of transmission parameters
    • H04B10/07955—Monitoring or measuring power

Abstract

本发明涉及光通讯领域，公开了一种光模块的功耗测量电路及方法。所述功耗测量电路包括：电流采样电阻、差分放大器、电压采样电阻，第一采样单元、第二采样单元和功耗计算单元；电流采样电阻的两端分别连接至外部供电电源和被测光模块；差分放大器的两个输入端分别连接至电流采样电阻的两端、输出端连接至第一采样单元的输入端；电压采样电阻的第一端连接至电流采样电阻的第二端、第二端连接至第二采样单元的输入端；第一采样单元的输出端和第二采样单元的输出端分别连接至功耗计算模块；功耗计算模块，用于根据第一采样单元和所述第二采样单元的采样值计算得到被测光模块的功耗。本发明实施例的功耗测量精度高，可达到±3％，测量范围广。

Description

一种光模块的功耗测量电路及方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光模块的功耗测量电路及方法。
背景技术
光模块是由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器或发光二极管发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。接收部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。经前置放大器后输出相应码率的电信号；简单的说，光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。
在光模块的生产过程中，经常会需要对光模块的实际功耗进行测试，而目前一般都是利用测试板和带显示屏的外部供电电源来进行估算：在测试过程中，读取外部供电电源的显示屏上显示的电流值，将该电流值视为光模块的工作电流，再根据该电流值和已知的光模块的额定电压计算得到光模块的功耗。
这种测试方法存在以下缺陷：一方面，测试板电压为5V，一般光模块的实际工作电压范围为3.0V～3.6V，因而测试板与光模块的工作电压不同，且光模块的实际工作电压与额定电压并非始终相同；另一方面，外部供电电源的显示屏所显示的电流为测试板与光模块的共同工作电流，非光模块的实际工作电流。因而，在上述常规的光模块的功耗测试方法中，计算所应用的电流和电压并不是光模块的实际工作电流和实际工作电压，导致最终得到的功耗为估算值，不够精确。此外，在外部供电电源不配备有显示屏时，或者在出厂后对于用户来讲，更加无从知道光模块的实际功耗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光模块的功耗测量电路及方法，克服现有的估算测量方法存在的测量精确度低的缺陷。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种光模块的功耗测量电路，包括：电流采样电阻、差分放大器、电压采样电阻，第一采样单元、第二采样单元和功耗计算单元；
所述电流采样电阻的第一端连接至外部供电电源的输出端，所述电流采样电阻的第二端连接至被测光模块的电源引脚；
所述差分放大器的第一输入端连接至电流采样电阻的第一端，所述差分放大器的第二输入端连接至电流采样电阻的第二端，所述差分放大器的输出端连接至第一采样单元的输入端；
所述电压采样电阻的第一端连接至电流采样电阻的第二端，所述电压采样电阻的第二端连接至第二采样单元的输入端；
所述第一采样单元的输出端和第二采样单元的输出端分别连接至功耗计算模块；
所述功耗计算模块，用于根据所述第一采样单元的采样值、所述差分放大器的增益值以及所述电流采样电阻的阻值计算得到所述被测光模块的实际工作电流，根据所述第二采样单元的采样值计算得到所述被测光模块的实际工作电压，按照所述实际工作电流和实际工作电压计算得到被测光模块的功耗。
可选的，所述电流采样电阻的阻值范围为10毫欧～50毫欧。
可选的，所述第一采样单元和/或所述第一采样单元为MCU。
可选的，所述电压采样电阻包括串联的两个等阻值的分压电阻；所述两个分压电阻之间的连接点作为所述电压采样电阻的第二端连接至所述第二采样单元的输入端。
可选的，所述分压电阻的阻值范围为1000欧～2000欧。
可选的，所述差分放大器的增益值为60。
可选的，所述电流采样电阻的阻值与所述被测光模块的功耗成反比。
可选的，所述功耗计算模块，还用于将计算得到的所述被测光模块的功耗信息存储至被测光模块的协议位或者自定义位。
一种如上任一所述功耗测量电路的功耗测量方法，包括：
通过所述第一采样单元采样得到压降采样值；根据所述压降采样值和所述差分放大器的增益值，计算得到所述电压采样电阻两端的实际压降；根据所述电压采样电阻两端的实际压降和所述电压采样电阻的阻值，计算得到所述被测光模块的实际工作电流；
通过所述第一采样单元采样得到电压采样值；根据所述电压采样值，计算得到所述被测光模块的实际工作电压；
根据所述被测光模块的实际工作电流和实际工作电压，计算得到所述被测光模块的功耗。
可选的，所述功耗测量方法还包括：将计算得到的所述被测光模块的功耗信息存储至被测光模块的协议位或者自定义位。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例可以对被测光模块的实际工作电流和实际工作电压进行准确地测量，进而获得精确的实际功耗，测量精度可达到±3％，有效地解决了长期以来估算准确率低给工作带来的不良影响，满足了某些种类光模块要求监控实际功耗的需求，也给其他模块的功耗测量带来了便利；而且，可测量功耗范围广，达到0～12W，能够满足当前所有光模块的功耗测量需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的光模块的功耗测量电路原理图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心思想为：提出一种适用于光模块的功耗测量电路及方法，在应用时可将外部供电电源通过此功耗测量电路与光模块连接，由实际功耗测量电路来测量光模块的实际工作电流和实际工作电压，据此计算出光模块的实际功耗，提高测量精度。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1，本实施例提供了一种光模块的功耗测量电路，包括：
电流采样电阻、差分放大器、电压采样电阻，第一采样单元、第二采样单元和功耗计算单元。
电流采样电阻的第一端连接至外部供电电源的输出端，电流采样电阻的第二端连接至被测光模块的电源引脚；
差分放大器的第一输入端连接至电流采样电阻的第一端，差分放大器的第二输入端连接至电流采样电阻的第二端，差分放大器的输出端连接至第一采样单元的输入端；
电压采样电阻的第一端连接至电流采样电阻的第二端，电压采样电阻的第二端连接至第二采样单元的输入端；
第一采样单元的输出端和第二采样单元的输出端连接至功耗计算模块。
在上述功耗测量电路中，电流采样电阻、差分放大器以及第一采样单元组成电流采样电路，用于为功耗计算模块提供电流采样数据，以计算被测光模块的实际工作电流。
具体的，电压采样电阻选用低阻值高精度的电阻，其阻值范围为10毫欧～50毫欧，可根据被测光模块的功耗等级来选型，如：若被测光模块的功耗较大，则选择在前述阻值范围内的阻值较小(如10毫欧)的电阻；若被测光模块的功耗较小，则选择在前述阻值范围内的阻值较大(如40毫欧)的电电阻。
差分放大器，用于将电压采样电阻两端的电压差以一定固定增益(如60倍)放大后输出至第一采样单元。
第一采样单元，用于对差分放大器的输出值进行采样。该第一采样单元具体可以为MCU。
功耗计算模块，用于根据第一采样单元的采样值以及差分放大器的增益值计算得到电压采样电阻两端的实际压降，再根据电压采样电阻两端的实际压降以及电压采样电阻的阻值计算得到工作电流，该工作电流即为被测光模块的实际工作电流。
在上述功耗测量电路中，电压采样电阻和第二采样单元组成电压采样电路，用于为功耗计算模块提供电压采样数据，以计算对被测光模块的实际工作电压。
具体的，电压采样电阻包括串联的两个等阻值的分压电阻；第二采样单元的输入端连接于两个分压电阻的连接端之间，该第二采样单元具体可以为MCU。功耗计算模块，还用于根据第二采样单元的采样值计算得到被测光模块的实际工作电压。
在计算得到被测光模块的实际工作电流和实际工作电压之后，功耗计算模块即可据此计算得到被测光模块的实际功耗。
需要说明的是，功耗计算模块还用于将计算得到的功耗信息存储至光模块的协议位或者自定义位，以方便后续用户读取。
基于上述功耗测量电路，本实施例还提供了一种光模块的功耗测量方法，具体包括步骤：
通过第一采样单元采样得到压降采样值；根据压降采样值和差分放大器的增益值，计算电压采样电阻两端的实际压降；根据电压采样电阻两端的实际压降和电压采样电阻的阻值，计算得到被测光模块的实际工作电流；
通过第一采样单元采样得到电压采样值；根据电压采样值，计算得到被测光模块的实际工作电压；
根据被测光模块的实际工作电流和实际工作电压，计算得到被测光模块的功耗。
在该方法中，还可以包括步骤：将计算得到的功耗信息存储至光模块的协议位或者自定义位，后续用户侧可以通过与光模块进行I2C通信，读取模块协议位或自定义位，以获取光模块的实际功耗。
下面将提供一个应用实例，该实例中应用MCU采样，MCU的最大采样电压为2.5V，差分放大器的放大倍数为60倍，电压采样电阻的阻值R为10毫欧。
在利用MCU对电压采样电阻两端的压降采样后，将压降采样值除以60，得到电压采样电阻两端的实际压降U1；通过实际压降U1除以电阻R，得到光模块的实际工作电流I，即I＝U1/R；
在利用MCU对分压后的工作电压采样后，将电压采样值乘以2，得到光模块的实际工作电压U；
通过实际工作电压U乘以实际工作电流I，即可得到光模块的实际功耗。
综上，本实施例所提供的功耗测量电路及方法，可以对被测光模块的实际工作电流和实际工作电压进行准确地测量，进而获得精确的实际功耗，测量精度可达到±3％；而且，可测量功耗范围广，达到0～12W，能够满足当前所有光模块的功耗测量需求。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述功耗测量电路包括：电流采样电阻、差分放大器、电压采样电阻，第一采样单元、第二采样单元和功耗计算单元；
所述电流采样电阻的第一端连接至外部供电电源的输出端，所述电流采样电阻的第二端连接至被测光模块的电源引脚；
所述差分放大器的第一输入端连接至电流采样电阻的第一端，所述差分放大器的第二输入端连接至电流采样电阻的第二端，所述差分放大器的输出端连接至第一采样单元的输入端；
所述电压采样电阻的第一端连接至电流采样电阻的第二端，所述电压采样电阻的第二端连接至第二采样单元的输入端；
所述第一采样单元的输出端和第二采样单元的输出端分别连接至功耗计算模块；
所述功耗计算模块，用于根据所述第一采样单元的采样值、所述差分放大器的增益值以及所述电流采样电阻的阻值计算得到所述被测光模块的实际工作电流，根据所述第二采样单元的采样值计算得到所述被测光模块的实际工作电压，按照所述实际工作电流和实际工作电压计算得到被测光模块的功耗。
2.根据权利要求1所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述电流采样电阻的阻值范围为10毫欧～50毫欧。
3.根据权利要求1所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述第一采样单元和/或所述第一采样单元为MCU。
4.根据权利要求1所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述电压采样电阻包括串联的两个等阻值的分压电阻；所述两个分压电阻之间的连接点作为所述电压采样电阻的第二端连接至所述第二采样单元的输入端。
5.根据权利要求4所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述分压电阻的阻值范围为1000欧～2000欧。
6.根据权利要求1所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述差分放大器的增益值为60。
7.根据权利要求2所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述电流采样电阻的阻值与所述被测光模块的功耗成反比。
8.根据权利要求1所述的光模块的功耗测量电路，其特征在于，所述功耗计算模块，还用于将计算得到的所述被测光模块的功耗信息存储至被测光模块的协议位或者自定义位。
9.一种如权利要求1至8任一所述功耗测量电路的功耗测量方法，其特征在于，所述功耗测量方法包括：
通过所述第一采样单元采样得到压降采样值；根据所述压降采样值和所述差分放大器的增益值，计算得到所述电压采样电阻两端的实际压降；根据所述电压采样电阻两端的实际压降和所述电压采样电阻的阻值，计算得到所述被测光模块的实际工作电流；
通过所述第一采样单元采样得到电压采样值；根据所述电压采样值，计算得到所述被测光模块的实际工作电压；
根据所述被测光模块的实际工作电流和实际工作电压，计算得到所述被测光模块的功耗。
10.根据权利要求9所述的光模块的功耗测量方法，其特征在于，所述功耗测量方法还包括：将计算得到的所述被测光模块的功耗信息存储至被测光模块的协议位或者自定义位。
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