CN113489476B - 无需复位的突发信号检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无需复位的突发信号检测电路,取突发信号高频成分加载于其共模电平后,经一个三输入的跨导放大器对负载电容充电来实现突发检测功能。通过取信号高频成分加载于其共模电平的方式,可消除信号的直流失调;对于三输入跨导放大器,在存在突发交流信号的情况下,跨导放大器输出电流向负载电容充电,从而抬高输出节点电压,产生突发检测信号。该突发检测电路,具有不需要复位信号、结构简单、工作速率高和功耗低的特点;减少元器件数量,占用芯片面积更小,提高电路集成度并降低成本,简易地实现突发信号的检测。
Description
技术领域
本发明涉及光纤通信光接入网等系统中光接收机部分电路,具体涉及一种无需复位的突发信号检测电路。
背景技术
光纤网络正迅速成为支撑整个信息网络的基础架构,在向任何端点(家庭,企业和小区站点)提供任何服务方面都起着关键的作用。以太网无源光网络EPON和千兆无源光网络GPON等系统已成熟,并且开始大规模地建设。在PON系统中光接收机需要提供突发信号检测的功能,在突发信号到来时,产生一个输出信号。传统的突发信号检测电路往往需要额外提供一个复位信号,在复位信号的协助下,产生一个突发检测信号给后级电路。因此需要单独设计复位电路,具有结构复杂、面积大和工作速率低的缺陷,难以适应10GPON及更高速率的25GPON系统。
发明内容
发明目的:本发明的目的是提供一种无需复位的突发信号检测电路,实现突发信号的检测功能,电路具有结构简单、稳定可靠,提高工作速率和高集成度的优点。
技术方案:一种无需复位的突发信号检测电路,具体包括:
电容C2、电阻R5、电阻R3和电阻R0的第一端相并接至输入电压Vin1n,
电容C2和电阻R5的第二端相并接后分别与电阻R7的第一端、电阻R6的第一端、晶体管Q1的基极相连,电阻R7的第二端接地,
电阻R2的第一端接地,电阻R2和电阻R3的第二端相并接后分别与电阻R4的第一端、电容C1的第一端、晶体管Q2的基极相连,
电阻R0的第二端分别与电阻R1的第一端、电容C3的第一端、晶体管Q3的基极相连,电容C3的第二端接地,
电阻R6、电阻R4、电容C1和电阻R1的第二端相并接至输入电压Vin1p,
晶体管Q1和晶体管Q2的集电极相连后与MOS管M1的漏极、MOS管M1的栅极、MOS管M2的栅极相连,
MOS管M1的源极和MOS管M2的源极相并接至电源VDD,
MOS管M2的漏极分别与晶体管Q3的集电极、电流源I1的第一端和电容C4的第一端相连,电流源I1和电容C4的第二端相连后接地,
晶体管Q1、晶体管Q2和晶体管Q3的发射极相连后与MOS管M0的漏极相连,MOS管M0的栅极接直流偏置电压Vb,MOS管M0的源极接地。
进一步地,电阻R0、电阻R1和电容C3提供检测直流功能,经滤波提取差分信号的共模电平。
进一步地,电阻R2和电容C1组成高通滤波器,用于提取输入电压Vin1p的高频信号。同时由于高通滤波器的存在,低频噪声被滤除,直流不稳定性也被消除。
进一步地,该电路采用三输入跨导放大器,在突发信号到来时,放大器提供高于电流源I1的输出电流,对电容C4充电用于输出突发检测信号。
进一步地,电阻R2和电容C1,电阻R7和电容C2提取出高频信号加在共模电平上,两个叠加后的信号均为相同的共模电平加载高频信号,用于消除原有信号的直流失调。
有益效果:与现有技术相比,本发明具有如下显著的优点:
(1)采用三输入跨导放大器结构,实现突发信号到来时交流信号对电容充电的方式检测突发信号,无需额外输入复位信号;
(2)提取出高频信号加在共模电平上,消除原有信号的直流失调,防止直流不稳定导致的误触发;
(3)电路结构简单,占用面积小,便于集成在光接收模块ROSA内。
附图说明
图1为本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,进一步阐明本发明。
如图1所示,本发明提取信号高频成分,再加载于其共模电平上,经一个三输入的跨导放大器对电容充电,来实现突发检测功能。电路包括:三只NPN双极型晶体管Q1~Q3,三只MOS管M0~M2,八只电阻R0~R7,四只电容C1~C4,一个电流源I1;晶体管Q1的基极一方面通过电阻R5和电容C2并联接输入电压Vin1n,另一方面分别通过电阻R7接地和通过R6接输入电压Vin1p,集电极一方面接晶体管Q2的集电极,另一方面接MOS管M1的漏极以及MOS管M1、M2的栅极,发射极一方面接晶体管Q2、Q3的发射极,另一方面接MOS管M0的漏极;晶体管Q2的基极一方面通过电阻R4和电容C1并联接输入电压Vin1p,另一方面分别通过电阻R2接地和通过R3接输入电压Vin1n,集电极一方面接晶体管Q1的集电极,另一方面接MOS管M1的漏极以及MOS管M1、M2的栅极,发射极一方面接晶体管Q1、Q3的发射极,另一方面接MOS管M0的漏极;晶体管Q3的基极一方面通过电阻C3接地,另一方面分别通过电阻R0接输入电压Vin1n和通过电阻R1接输入电压Vin1p,集电极一方面接MOS管M2的漏极,另一方面接电容C4的第一端和电流源I1的第一端,发射极一方面接晶体管Q1、Q2的发射极,另一方面接MOS管M0的漏极;MOS管M0的栅极接直流偏置电压Vb,漏极接晶体管Q1、Q2、Q3的发射极,源极接地;MOS管M1的栅极与漏极短接,一方面接晶体管Q1、Q2的集电极,另一方面接MOS管M2的栅极,源极接VDD;MOS管M2的栅极接MOS管M1的漏极和栅极,漏极一方面接晶体管Q3的集电极,另一方面接电容C4的第一端和电流源I1的第一端,源极接VDD。
具体地,各元器件的详细连接方式如下:
晶体管Q1的基极一方面通过电阻R5和电容C2并联接输入电压Vin1n,另一方面分别通过电阻R7接地和通过R6接输入电压Vin1p,集电极一方面接晶体管Q2的集电极,另一方面接MOS管M1的漏极以及MOS管M1、M2的栅极,发射极一方面接晶体管Q2、Q3的发射极,另一方面接MOS管M0的漏极;
晶体管Q2的基极一方面通过电阻R4和电容C1并联接输入电压Vin1p,另一方面分别通过电阻R2接地和通过R3接输入电压Vin1n,集电极一方面接晶体管Q1的集电极,另一方面接MOS管M1的漏极以及MOS管M1、M2的栅极,发射极一方面接晶体管Q1、Q3的发射极,另一方面接MOS管M0的漏极;
晶体管Q3的基极一方面通过电容C3接地,另一方面分别通过电阻R0接输入电压Vin1n和通过电阻R1接输入电压Vin1p,集电极一方面接MOS管M2的漏极,另一方面接电容C4的第一端和电流源I1的第一端,发射极一方面接晶体管Q1、Q2的发射极,另一方面接MOS管M0的漏极;
MOS管M0的栅极接直流偏置电压Vb,漏极接晶体管Q1、Q2、Q3的发射极,源极接地;
MOS管M1的栅极与漏极短接,一方面接晶体管Q1、Q2的集电极,另一方面接MOS管M2的栅极,源极接VDD;
MOS管M2的栅极接MOS管M1的漏极和栅极,漏极一方面接晶体管Q3的集电极,另一方面接电容C4的第一端和电流源I1的第一端,源极接VDD;
电阻R0的第一端接输入电压Vin1n,第二端一方面接电阻R1和电容C3的第一端,另一方面接晶体管Q3的基极;
电阻R1的第一端接电阻R0的第二端、电容C3的第一端、晶体管Q3的基极,第二端接输入电压Vin1p;
电阻R2的第一端接地,第二端一方面接电容C1和电阻R4的第一端,另一方面接电阻R3的第二端和晶体管Q2的基极;
电阻R3的第一端接输入电压Vin1n,第二端一方面接电容C1和电阻R4的第一端,另一方面接电阻R2的第二端和晶体管Q2的基极;
电阻R3的第一端接输入电压Vin1n,第二端一方面接电容C1和电阻R4的第一端,另一方面接电阻R2的第二端和晶体管Q2的基极;
电阻R4的第一端一方面接电阻R2和电阻R3的第二端,另一方面接电容C1的第一端和晶体管Q2的基极,第二端接输入电压Vin1p;
电阻R5的第一端接输入电压Vin1n,第二端一方面接电阻R6和电阻R7的第一端,另一方面接电容C2的第二端和晶体管Q1的基极;
电阻R6的第一端一方面接电容C2和电阻R5的第二端,另一方面接电阻R7的第一端和晶体管Q1的基极,第二端接输入电压Vin1p;
电阻R7的第一端一方面接电容C2和电阻R5的第二端,另一方面接电阻R6的第一端和晶体管Q1的基极,第二端接地;
电容C1的第一端一方面接电阻R2和电阻R3的第二端,另一方面接电阻R4的第一端和晶体管Q2的基极,第二端接输入电压Vin1p;
电容C2的第一端接输入电压Vin1n,第二端一方面接电阻R6和电阻R7的第一端,另一方面接电阻R5的第二端和晶体管Q1的基极;
电容C3的第一端一方面接电阻R0的第二端和电阻R1的第一端,另一方面接晶体管Q3的基极,第二端接地;
电容C4的第一端一方面接MOS管M2的漏极和电流源I1的第一端,另一方面接晶体管Q3的集电极,第二端接地;
电流源I1的第一端一方面接MOS管M2的漏极和电容C4的第一端,另一方面接晶体管Q3的集电极,第二端接地。
该突发信号检测电路的工作原理是:
电阻R0、电阻R1和电容C3提供检测直流功能,经滤波提取差分信号的共模电平。电阻R2和电阻R4检测共模电平,电阻R2和电容C1组成高通滤波器提取Vin1p的高频信号,两者直接叠加得到Vin2p。电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C2组成的模块对Vin1n信号起相同的功能,得到Vin2n。两个叠加后的信号均为相同的共模电平加载高频信号,因此不再存在直流失调。同时由于高通滤波器的存在,低频噪声被滤除,直流不稳定性也被消除。
MOS管M0,M1和M2、晶体管Q1,Q2和Q3共同构成一个三输入的OTA,在无突发信号的情况下,Vin2n及Vin2p相等,晶体管Q1和晶体管Q2组成的支路电流和与晶体管Q3电流完全相同,OTA输出电流为零。此时电流源I1提供的小置位电流可将OUT点电位拉低。突发包到达后,由于NRZ信号的特性,Vin2n及Vin2p在每个比特内都存在电位差,依靠三极管的高跨导特性可使晶体管Q1及晶体管Q2支路电流和高于晶体管Q3,以提供高于电流源I1电流的输出电流,抬高OUT点电位,从而输出突发检测信号。Vin1n和Vin1p突发信号结束后,OTA输出电流降为零,OUT端重新置位归零。
Claims (5)
1.一种无需复位的突发信号检测电路,其特征在于,电路具体包括:
电容C2、电阻R5、电阻R3和电阻R0的第一端相并接至输入电压Vin1n,
电容C2和电阻R5的第二端相并接后分别与电阻R7的第一端、电阻R6的第一端、晶体管Q1的基极相连,电阻R7的第二端接地,
电阻R2的第一端接地,电阻R2和电阻R3的第二端相并接后分别与电阻R4的第一端、电容C1的第一端、晶体管Q2的基极相连,
电阻R0的第二端分别与电阻R1的第一端、电容C3的第一端、晶体管Q3的基极相连,电容C3的第二端接地,
电阻R6、电阻R4、电容C1和电阻R1的第二端相并接至输入电压Vin1p,
晶体管Q1和晶体管Q2的集电极相连后与MOS管M1的漏极、MOS管M1的栅极、MOS管M2的栅极相连,
MOS管M1的源极和MOS管M2的源极相并接至电源VDD,
MOS管M2的漏极分别与晶体管Q3的集电极、电流源I1的第一端和电容C4的第一端相连后接输出端OUT,电流源I1和电容C4的第二端相连后接地,
晶体管Q1、晶体管Q2和晶体管Q3的发射极相连后与MOS管M0的漏极相连,MOS管M0的栅极接直流偏置电压Vb,MOS管M0的源极接地。
2.根据权利要求1所述的无需复位的突发信号检测电路,其特征在于,所述电阻R0、电阻R1和电容C3提供检测直流功能,经滤波提取差分信号的共模电平。
3.根据权利要求1所述的无需复位的突发信号检测电路,其特征在于,所述电阻R2和电容C1组成高通滤波器,用于提取输入电压Vin1p的高频信号并滤除低频噪声。
4.根据权利要求1所述的无需复位的突发信号检测电路,其特征在于,该电路采用三输入跨导放大器,在突发信号到来时,放大器提供高于电流源I1的输出电流,对电容C4充电用于输出突发检测信号。
5.根据权利要求1所述的无需复位的突发信号检测电路,其特征在于,所述电阻R2和电容C1,电阻R7和电容C2提取出高频信号加在共模电平上,两个叠加后的信号均为相同的共模电平加载高频信号,用于消除原有信号的直流失调。
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