CN114152338B - 光检测装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种光检测装置及系统，属于光通信技术领域，光检测装置包括：光电流输入端；分别与光电流输入端相连的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路分别包括n个镜像设置的MOS管；与第一支路和第二支路相连的控制模块以切换第二支路中n个MOS管的导通或断开；与第一支路相连的第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端，以为第一支路中的MOS管进行电流补偿；以及与第一支路和第二支路相连的第一电流输出端；可以解决传统的光检测装置的动态检测范围较，导致检测精度较低的问题；可以实现在检测PD漏电流和工作电流时导通的MOS管均处于饱和状态，实现漏电流和工作电流的精准检测。

Description

光检测装置及系统
【技术领域】
本申请涉及一种光检测装置及系统，属于光通信技术领域。
【背景技术】
目前，光接收端通常采用光电二极管(Photo diode，PD)将光信号转换为电流信号。由于PD产生的工作电流和漏电流通常比较微弱，且伴随着大量噪声，因此，PD输出的工作电流通常需要输入光检测装置(如跨阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA))进行噪声抑制并放大电流，以便检测光强度和/或检测PD漏电流的大小，以判断PD的质量。
参考图1，传统的光检测装置通常包括两个镜像设置的金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)，以将PD输出的电流镜像为输出电流IRSSI，该输出电流IRSSI经过检测电阻RRSSI生成检测电压。这样，可以根据检测电压的电压值判断输入PD的光信号的强度。
由于光检测装置的电流来自于PD，而PD输出的光电流的电流范围从几十uA一直到几个mA，而传统的光检测装置的电流检测范围不够大，对于超出光检测装置的电流检测范围的光电流，光检测装置的检测精度较低。同时，如果光检测装置还需要检测nA级别的PD漏电流，动态范围(nA～mA)该动态范围也远远超出了常规电路的处理范围，同理，光检测装置的检测漏电流的精度也会较低。
【发明内容】
本申请提供了一种光检测装置及系统，可以解决传统由于光检测装置的电流检测范围较小，导致的对超出该电流检测范围的电流检测精度不高的问题。本申请中，提出了一种自适应结构，在扩展光检测装置的动态检测范围，支持PD漏电流检测的同时，提高检测精度。本申请提供如下技术方案：
第一方面，提供一种光检测装置，所述光检测装置包括光检测模块，所述光检测模块包括：
光电流输入端，以接收光电转换装置输出的光电流；
分别与所述光电流输入端相连的第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路分别包括n个MOS管，所述第一支路中的MOS管与所述第二支路中的MOS管镜像设置，所述n为大于或等于3的正整数；
与所述第一支路和所述第二支路相连的控制模块，以在控制电压的控制下切换所述第二支路中n个MOS管的导通或断开；
与所述第一支路相连的第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端，以在所述光电流为漏电流的情况下，为所述第一支路中的MOS管进行电流补偿；
与所述第一支路和所述第二支路相连的第一电流输出端，以基于所述第一电流输出端输出的电流确定所述光电流的电流值。
可选地，所述第一支路包括第一MOS管和第二MOS管；
所述第一MOS管分别与所述光电流输入端和所述第一辅助电流输入端相连；
所述第二MOS管与所述第二辅助电流输入端相连。
可选地，在对所述光电转换装置进行漏电流检测的情况下，所述控制电压控制所述第二支路中的各个MOS管截止；
所述第一辅助电流输入端输入的第一辅助电流和所述光电流输入端输入的漏电流使得所述第一MOS管工作在饱和区；
所述第二辅助电流输入端输入的第二辅助电流使得所述第二MOS管工作在饱和区。
可选地，所述控制模块包括第一控制开关和第二控制开关；
在所述第一控制开关断开、且所述第二控制开关导通的情况下，所述第二支路中的各个MOS管截止，所述光检测模块处于漏电流检测模式；
在所述第二控制开关断开、且所述第一控制开关导通的情况下，所述第二支路中的各个MOS管导通，所述光检测模块处于工作电流检测模式。
可选地，所述第一控制开关的一端与所述第一支路中各个MOS管的G极相连、另一端与所述第二支路中各个MOS管的G极相连；
所述第二控制开关的一端与所述第二支路中各个MOS管的G极相连、另一端与电压源相连。
可选地，所述光检测装置还包括触发模块，以输出控制电压；
所述触发模块的第一输出端与所述第一控制开关相连，以通过第一控制电压控制所述第一控制开关的导通或断开；
所述触发模块的第二输出端与所述第二控制开关相连，以通过第二控制电压控制所述第二控制开关的导通或断开。
可选地，所述光检测模块还包括与所述第一支路和所述第二支路相连的第二电流输出端；
所述触发模块的输入端通过电压检测电路与所述第二电流输出端相连，以将所述第二电流输出端输出的电流转换为电压信号输入所述触发模块；
在所述光电流为漏电流的情况下，所述电压检测电路将所述第二电流输出端输出的电流转化为第一电压信号输入所述触发模块，以使所述第一控制电压为低电平、且所述第二控制电压为高电平；
在所述光电流为工作电流的情况下，所述电压检测电路将所述第二电流输出端输出的电流转化为第二电压信号输入所述触发模块，以使所述第一控制电压为高电平、且所述第二控制电压为低电平。
可选地，在所述第二支路的数量为至少两个的情况下，每个第二支路对应一组第一控制开关和第二控制开关，且每个第二支路对应一个触发模块和与所述触发模块相连的电压检测电路；
不同第二支路对应的工作电流检测范围不同，且不同第二支路对应的触发模块对应的翻转电压不同，所述翻转电压是指使得所述第一控制电压和所述第二控制电压发生翻转的电压值。
可选地，所述电压检测电路包括检测电阻，所述触发模块为施密特触发器；所述检测电阻的一端分别与所述第二电流输出端和所述触发模块的输入端相连、另一端接地；
且所述检测电阻的阻值满足下述条件：
R_det*(Ipd.leak+Isink1)小于或等于所述施密特触发器的翻转电压；以及R_det*(I_PD+Isink1)大于所述施密特触发器的翻转电压；
其中，R_det为所述检测电阻的阻值，Ipd.leak为漏电流，所述Isink1为所述第一辅助电流输入端输入的第一辅助电流，所述I_PD为工作电流。
可选地，所述第一支路还包括第三MOS管；相应地，所述第二支路包括与所述第三MOS管镜像设置的第三镜像MOS管；所述第二电流输出端与所述第三MOS管和所述第三镜像MOS管相连。
可选地，所述光检测装置还包括误差放大器，包括：
第一电压输入端，以接收参考电压；
第二电压输入端，以接收所述光电转换装置的反偏电压；以及
电压输出端，与所述第一支路中n个MOS管的G极相连，以将稳定的偏置电压输入所述第一支路中n个MOS管。
可选地，所述第一支路中不同MOS管的沟道长和宽之间的比相同；所述第二支路中不同MOS管的沟道长和宽之间的比相同。
第二方面，提供一种光检测系统，所述系统包括：光电转换装置和与所述光电转换装置相连的光检测装置；
所述光检测装置包括第一方面提供的光检测装置。
本申请的有益效果至少包括：光检测装置包括：光电流输入端，以接收光电转换装置输出的光电流；分别与光电流输入端相连的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路分别包括n个MOS管，第一支路中的MOS管与第二支路中的MOS管镜像设置；与第一支路和第二支路相连的控制模块，以在控制电压的控制下切换第二支路中n个MOS管的导通或断开；与第一支路相连的第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端，以在光电流为漏电流的情况下，为第一支路中的MOS管进行电流补偿；与第一支路和第二支路相连的第一电流输出端，以基于第一电流输出端输出的电流确定光电流的电流值；可以解决传统的光检测装置的动态检测范围较小，与PD输出的光电流的电流范围不匹配，导致检测精度较低的问题；可以实现在检测PD漏电流时第一支路中导通的MOS管均处于饱和状态，在检测PD的工作电流时第一支路和第二支路中导通的MOS管均处于饱和状态，可以实现漏电流和工作电流的精准检测。
另外，通过光检测模块输出的电流控制触发模块生成控制电压，来反向控制光检测模块中各个支路的通断状态，可以实现光检测装置的自适应控制。
另外，通过设置第二支路为至少两个，可以将PD电流的动态范围适应性地划分为至少三个，实现动态范围的扩展。
另外，通过设置误差放大器与光检测模块相连，可以保证光检测精度的同时，PD反偏电压的稳定性。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
【附图说明】
图1是本申请一个实施例提供的传统光检测装置的示意图；
图2是本申请一个实施例提供的光检测系统的示意图；
图3是本申请一个实施例提供的光检测模块的示意图；
图4是本申请另一个实施例提供的光检测模块的示意图；
图5是本申请又一个实施例提供的光检测模块的示意图；
图6是本申请另一个实施例提供的光检测系统的示意图；
图7是本申请一个实施例提供的光检测装置的示意图；
图8是本申请又一个实施例提供的光检测装置的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。
MOS管的工作区包括三种即截止区、饱和区和可变电阻区(或称非饱和区或线性区)。截止区是指MOS管不工作处于截止状态。可变电阻区是指MOS管开始工作，且D极、S极间相当于一个受电压UGS控制的可变电阻的状态。饱和区位于可变电阻区之后，且D极、S极间相当于一个受电压UGS控制的电流源。场效应管用于放大电路时，一般工作在饱和区，所以饱和区也称为放大区。
根据上述工作区域可知，参考图1，在MOS管导通、且流入MOS管的电流较小时，可能使得MOS管工作在可变电阻区，此时，光检测装置中MOS管未处于饱和状态，得到的检测结果精度较低。
基于上述技术问题，本申请中通过增加一路PD光电流镜像电路，检测镜像电流的大小，来控制给PD提供电流的MOS管的导通个数，实现小电流时，给PD提供电流的MOS管导通个数少；大电流的情况下，给PD提供电流的MOS管导通个数多，确保大小电流情况下，给PD提供电流的MOS管工作在饱和状态，从而确保电流镜的精度，即接收的信号强度指示(Received Signal Strength Indication,RSSI)电流的精度。
同时，为支持检测PD漏电流，增加两条辅助电流，以便检测PD漏电流时，处于导通状态的MOS管也处于饱和状态，提高PD漏电流检测精度。
下面对本申请提供的光检测装置和系统进行介绍。
图2是本申请一个实施例提供的光检测系统的结构示意图，根据图2可知，光检测系统包括光电转换装置110和与光电转换装置110相连的光检测装置120。
光电转换装置110用于将光信号转换为电信号输出。示意性地，光电转换装置110可以实现为PD，PD的数量为一个或至少两个，本实施例不对光电转换装置110的实现方式作限定。
光电转换装置110存在光照射时，生成工作电流(或称亮电流)。此时，光电转换装置110将光信号转换为工作电流输出至光检测装置120，以进行光强度检测。工作电流通常为几十μA至几十mA。
光电转换装置110不存在光照射时，生成漏电流(或称暗电流)，漏电流一般远远小于工作电流，通常为nA级别。此时，光电转换装置110将漏电流输出至光检测装置120，以进行漏电流检测。
光检测装置120用于接收光电转换装置110输出的工作电流，以进行光强度检测；或者，用于接收光电转换装置110输出的漏电流，以进行漏电流检测。
具体地，光检测装置120包括光检测模块C，光检测模块C包括：光电流输入端I_PD、第一支路M、第二支路N、控制模块SW、第一辅助电流输入端(图2中以与光电流输入端I_PD实现为同一引脚为例进行说明)、第二辅助电流输入端(图2中以与第一电流输出端I_RSSI实现为同一引脚为例进行说明)和第一电流输出端I_RSSI。
在其它实施例中，第一辅助电流输入端也可以实现为与光电流输入端I_PD不同的引脚，和/或第二辅助电流输入端也可以实现为与第一电流输出端I_RSSI不同的引脚，本实施例不对第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端的实现方式作限定。
光电流输入端I_PD，以接收光电转换装置输出的光电流。其中，光电流为工作电流或漏电流。
第一支路M和第二支路N分别与光电流输入端I_PD相连。第一支路和第二支路分别包括n个MOS管，n为大于或等于3的正整数。
可选地，为了简化设计难度，本实施例中以第一支路中不同MOS管的沟道长和宽之间的比相同；第二支路中不同MOS管的沟道长和宽之间的比相同为例进行说明。
参考图3，第一支路M中的MOS管M1a、M2a、M3a与第二支路N中的MOS管M1b、M2b、M3b镜像设置。具体地，M1a/M1b镜像、M2a/M2b镜像、M3a/M3b镜像。PD的光电流I_PD切分为两路，M1a/M1b；镜像电流M2a/M2b，M3a/M3b也一样被分为两路。图3中以n的数量为3为例进行说明，在实际实现时，n的数量也可以为更多，本实施例不对n的取值作限定。
可选地，对于仅包括光强度检测功能的光检测装置，n的数量也可以为2。此时，参考图4所示的仅包括光强度检测功能、且n为2的光检测装置，第一支路M中的MOS管与第二支路N中的MOS管镜像设置。
可选地，图3中，以第二支路的数量为1个为例进行说明，在实际实现时，第二支路的数量为一个或至少两个，第二支路的数量基于光电流的动态范围确定。
图5为第二支路的数量为2个分别为N1和N2的示意图，根据图5可知，每个第二支路的中的MOS管均与第一支路中的MOS管镜像设置。
可选地，第一支路M和第二支路N中的MOS管可以为NMOS，也可以是PMOS，不同支路中使用的MOS管的类型相同或不同，同一支路中使用的MOS管的类型相同或不同。本实施例中，以第一支路M和第二支路N中的MOS管为NMOS为例进行说明。在第一支路M和第二支路N中的MOS管为PMOS的情况下，光检测模块C的结构需要适应性修改，如：各个MOS管的D极从与GND相连修改为与VCC相连。
控制模块SW与第一支路M和第二支路N相连，以在控制电压的控制下切换第二支路N中n个MOS管的导通或断开。
示意性地，参考图3至图5，每个第二支路对应的控制模块SW包括第一控制开关SW1和第二控制开关SW2。可选地，第一控制开关SW1和第二控制开关SW2均为单控开关。
在第一控制开关SW1断开、且第二控制开关SW2导通的情况下，第二支路中的各个MOS管截止，光检测模块处于漏电流检测模式；在第二控制开关SW2断开、且第一控制开关SW1导通的情况下，第二支路中的各个MOS管导通，光检测模块处于工作电流检测模式。
具体地，第一控制开关的一端与第一支路中各个MOS管的G极相连、另一端与第二支路中各个MOS管的G极相连；第二控制开关的一端与第二支路中各个MOS管的G极相连、另一端与电压源相连。
在MOS管为NMOS的情况下，电压源与接地线相连。在MOS管为PMOS的情况下，该电压源与供电电压VCC相连。
本实施例中，以每个第二支路对应的控制模块包括第一控制开关SW1和第二控制开关SW2为例进行说明，在实际实现时，第一控制开关SW1和第二控制开关SW2也可以通过一个双控开关实现，本实施例不对控制模块的实现方式作限定。
可选地，控制模块SW的控制电压是通过触发模块生成的。触发模块可以实现在光检测装置中，也可以作为与光检测装置相独立的装置实现，本实施例不对触发模块的实现方式限定。本申请中，以触发模块实现在光检测装置中为例进行说明。此时，参考图2，光检测装置C还包括触发模块B，以输出控制电压。
触发模块的第一输出端Vcon与第一控制开关相连，以通过第一控制电压控制第一控制开关的导通或断开。
示意性地，第一控制电压为高电平时，第一控制开关的导通；第一控制电压为低电平时，第一控制开关的闭合。在其它实施例中，也可以实现为第一控制电压为低电平时，第一控制开关的导通；第一控制电压为高电平时，第一控制开关的闭合，本实施例不对第一控制开关的控制方式作限定。
触发模块的第二输出端Vconf与第二控制开关相连，以通过第二控制电压控制第二控制开关的导通或断开。
示意性地，第二控制电压为高电平时，第二控制开关的导通；第二控制电压为低电平时，第二控制开关的闭合。在其它实施例中，也可以实现为第二控制电压为低电平时，第二控制开关的导通；第二控制电压为高电平时，第二控制开关的闭合，本实施例不对第二控制开关的控制方式作限定。
可选地，触发模块生成的控制电压可以是其它设备生成并输入至光检测模块的。或者，触发模块生成的控制电压也可以是基于光检测模块输出的电流生成的，此时，触发模块可以根据光检测模块输出的电流自适应地切换光检测模块的工作状态，实现光强度检测和漏电流检测的自适应切换。
可选地，在触发模块生成的控制电压基于光检测模块输出的电流生成的情况下，光检测模块还包括与第一支路和第二支路相连的第二电流输出端I_det。相应地，触发模块的输入端通过电压检测电路与第二电流输出端I_det相连，以将第二电流输出I_det端输出的电流转换为电压信号输入触发模块。
示意性地，在光电流为漏电流的情况下，电压检测电路将第二电流输出端输出的电流转化为第一电压信号输入触发模块，以使第一控制电压为低电平、且第二控制电压为高电平。
在光电流为工作电流的情况下，电压检测电路将第二电流输出端输出的电流转化为第二电压信号输入触发模块，以使第一控制电压为高电平、且第二控制电压为低电平。
可选地，参考图2，电压检测电路包括检测电阻R_det；检测电阻的一端分别与第二电流输出端和触发模块的输入端相连、另一端接地。在实际实现时，为了避免高频影响，检测电阻两端还跨接有电阻R1和电容C1构成的低通滤波器。
其中，图2以电压检测电路实现在光检测装置中为例进行说明，在实际实现时，电压检测电路也可以作为独立的装置设置在光检测装置之外，具体参考图6。
可选地，在第二支路的数量为至少两个的情况下，每个第二支路对应一组第一控制开关和第二控制开关，且每个第二支路对应一个触发模块和与触发模块相连的电压检测电路；不同第二支路对应的工作电流检测范围不同，且不同第二支路对应的触发模块对应的翻转电压不同，翻转电压是指使得第一控制电压和第二控制电压发生翻转的电压值。
具体地，参考图7和图8为图5所示的2个第二支路时对应的触发模块和电压检测电路的示意图，根据图7和图8可知，每个第二支路对应一个触发模块和一个电压检测电路。
第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端与第一支路相连。以在光电流为漏电流的情况下，为第一支路中的MOS管进行电流补偿。
可选地，第一支路包括第一MOS管和第二MOS管；第一MOS管分别与光电流输入端和第一辅助电流输入端相连；第二MOS管与第二辅助电流输入端相连。
具体地，在对光电转换装置进行漏电流检测的情况下，控制电压控制第二支路中的各个MOS管截止；第一辅助电流输入端输入的第一辅助电流和光电流输入端输入的漏电流使得第一MOS管工作在饱和区；第二辅助电流输入端输入的第二辅助电流使得第二MOS管工作在饱和区。
可选地，在光检测装置还包括漏电流检测功能的情况下，第一支路还包括第三MOS管；相应地，第二支路包括与第三MOS管镜像设置的第三镜像MOS管；第二电流输出端与第三MOS管和第三镜像MOS管相连。
在光检测装置仅包括光强度检测功能的情况下，第二电流输出端可以与第二MOS管和第二支路中与第二MOS管镜像设置的第二镜像MOS管相连。
在对光电转换装置进行工作电流检测的情况下，控制电压控制第二支路中的各个MOS管和第一支路中的各个MOS管导通。
第一电流输出端与第一支路和第二支路相连，以基于第一电流输出端输出的电流确定光电流的电流值。
下面，对光检测装置的光检测原理进行介绍。
场景1：检测漏电流。PD的漏电流(Ipd.leak)很小，约为nA级别，所以第一支路中的第一MOS管M1a和第二MOS管M2a的电流镜将工作在非常弱的线性区，导致电流镜像精度不够。本申请中，给M1a/M2a两条支路各自增加一路辅助电流。其中，输入第一MOS管M1a的辅助电流为第一辅助电流Isink1、输入第二MOS管M2a的辅助电流为第二辅助电流Isink2。
可选地，第一辅助电流与第二辅助电流相等或不等，本实施例中以第一辅助电流与第二辅助电流相等，即，Isink1＝Isink2为例进行说明。第一辅助电流与第二辅助电流的值可以为20uA，或者为根据需求设置的其它值，本实施例不对第一辅助电流与第二辅助电流的取值作限定。
另外，本实施例中，以触发模块为施密特触发器为例。且检测电阻的阻值满足下述条件：R_det*(Ipd.leak+Isink1)小于或等于施密特触发器的翻转电压。R_det为检测电阻的阻值，Ipd.leak为漏电流，Isink1为第一辅助电流输入端输入的第一辅助电流。这样，可以使得R_det*(Ipd.leak+Isink1)不超过施密特触发器的翻转电压，此时，Vcon为低电平(GND)，即SW1断开，Vconf为高电平(即为电源电压，或者芯片内部参考电压)，即SW2短路；M1b/M2b/M3b截止，第一MOS管M1a/第二MOS管M2a工作在饱和状态，提高电流镜像精度，即RSSI精度。
此时，通过RSSI得到的PD漏电流大小为：I.RSSI＝(Ipd.leak+Isink1)–Isink2。
场景2：检测工作电流。随着光信号在PD上产生的电流的增加，通过电流镜M1a/M1b到M3a/M3b的镜像，得到的电流I_det也增加了。此时，R_det的阻值选取，需要满足上述检测漏电流时候，在R_det上产生的电压，R_det*(Ipd.leak+Isink1)，不超过施密特触发器的翻转电压的同时，还需要满足，R_det*(I_PD+Isink1)大于施密特触发器的翻转电压。这样，在检测工作电流时，Vcon为高电平(即为电源电压，或者芯片内部参考电压)，Vconf为低电平(即为GND)。受控于Vcon和Vconf的两个逻辑开关SW1闭合，SW2断开；此时，M1a/M2a/M3a，M1b/M2b/M3b都工作在饱和区，所以电流镜I_RSSI：I_PD＝Mrssi：M＝1：1的精度很高。其中，I_PD为工作电流。
可选地，在第二支路的数量为至少两个的情况下，可以实现进一步扩大光检测装置的动态检测范围。此时，可以将PD的电流动态范围切分为2个以上的子动态范围，每个第二支路对应一个子动态范围，从而进一步提高电流镜的镜像精度，即提高RSSI精度。
具体地，根据以上工作原理的描述可知，本案的思路相当于把整个PD的电流动态范围分为两段：即小电流和大电流。基于此，还可以通过调节R_det的大小，把大的动态范围切分成多个较小的动态范围区间。比如：将动态范围10uA～3mA，划分成10uA～150uA和150uA～3mA两个相对较小的动态范围区间(此处，切换点150uA也可以根据需求调节为其它数值，本实施例中仅以范围切换点为150uA为例进行说明)。进一步地，如果为了获得更高的RSSI精度，我们还可以把PD的整个电流范围切分为3个(甚至是3个以上，以下描述已切分为3个为例进行说明)的更小的子动态范围。参考图7和图8，具体做法是把R_det切分成两个串联电阻，分别通过两个施密特触发器，以控制图5所示的光检测模块C中的M1b1/M1b2，M2b1/M2b2,M3b1/M3b2(即M1b，M2b，M3b也对应地切分成两份)。此时，相当于把整个PD的电流动态范围10uA～3mA，切分为10uA～100uA，100uA～1mA，1mA～3mA，三个小的动态范围(三个小动态范围的切换点，100uA，1mA可以根据需求调节为其它数值)。
图7所示的扩展方案为：在图2所示的光检测装置的基础上，增加一个施密特触发器，让两个触发器的翻转电压不一样，实现不同电流大小，即不同动态范围的切分。
图8所示的扩展方案为：在图2所示的光检测装置的基础上，把R_det分成两个，增加一个施密特触发器，实现不同电流大小，即不同动态范围的切分。
需要补充说明的是，在第二支路的数量为至少两个的情况下，即要实现至少3段的动态范围的分割，光检测模块C中的n的值为至少3个。或者，在n的取值为2时，需要将光检测装置外部的IRSSI电阻也分成多个，对应的，光检测装置中硅片的管脚PAD也需要增加，以把分段的电压反馈给装置内部的施密特触发器。
可选地，光检测装置还包括误差放大器A，误差放大器A用于让PD的反偏电压与参考电压Vref保持一致，以确保PD反偏电压的稳定。
参考图2，误差放大器A包括：第一电压输入端Vref、第二电压输入端Vip和电压输出端Vo。
第一电压输入端Vref用于接收参考电压。
第二电压输入端Vip与接收光电转换装置的反偏电压。
电压输出端Vo，与第一支路中n个MOS管的G极相连，以将稳定的偏置电压输入第一支路中n个MOS管。
光检测装置还包括电压源输入端。在MOS管为NMOS的情况下，该电压源输入端为接地端GND，以与接地线相连。在MOS管为PMOS的情况下，该电压源输入端为供电电压输入端VCC，以与供电电压相连。
综上所述，本实施例提供的光检测系统包括光电转换装置和与光电转换装置相连的光检测装置；光检测装置包括：光电流输入端，以接收光电转换装置输出的光电流；分别与光电流输入端相连的第一支路和第二支路，第一支路和第二支路分别包括n个MOS管，第一支路中的MOS管与第二支路中的MOS管镜像设置；与第一支路和第二支路相连的控制模块，以在控制电压的控制下切换第二支路中n个MOS管的导通或断开；与第一支路相连的第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端，以在光电流为漏电流的情况下，为第一支路中的MOS管进行电流补偿；与第一支路和第二支路相连的第一电流输出端，以基于第一电流输出端输出的电流确定光电流的电流值；可以解决传统的光检测装置的动态检测范围较小，与PD输出的光电流的电流范围不匹配，导致检测精度较低的问题；可以实现在检测PD漏电流时第一支路中导通的MOS管均处于饱和状态，在检测PD的工作电流时第一支路和第二支路中导通的MOS管均处于饱和状态，可以实现漏电流和工作电流的精准检测。
另外，通过光检测模块输出的电流控制触发模块生成控制电压，来反向控制光检测模块中各个支路的通断状态，可以实现光检测装置的自适应控制。
另外，通过设置第二支路为至少两个，可以将PD电流的动态范围适应性地划分为至少三个，实现动态范围的扩展。
另外，通过设置误差放大器与光检测模块相连，可以保证光检测精度的同时，PD反偏电压的稳定性。
可选地，上述系统实施例中的光检测装置120可以作为一个单独的实施例实现。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种光检测装置，其特征在于，所述光检测装置包括光检测模块，所述光检测模块包括：
光电流输入端，以接收光电转换装置输出的光电流；
分别与所述光电流输入端相连的第一支路和第二支路，所述第一支路和所述第二支路分别包括n个MOS管，所述第一支路中的MOS管与所述第二支路中的MOS管镜像设置，所述n为大于或等于3的正整数；
与所述第一支路和所述第二支路相连的控制模块，以在控制电压的控制下切换所述第二支路中n个MOS管的导通或断开；
与所述第一支路相连的第一辅助电流输入端和第二辅助电流输入端，以在所述光电流为漏电流的情况下，为所述第一支路中的MOS管进行电流补偿；
与所述第一支路和所述第二支路相连的第一电流输出端，以基于所述第一电流输出端输出的电流确定所述光电流的电流值。
2.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述第一支路包括第一MOS管和第二MOS管；
所述第一MOS管分别与所述光电流输入端和所述第一辅助电流输入端相连；
所述第二MOS管与所述第二辅助电流输入端相连。
3.根据权利要求2所述的光检测装置，其特征在于，在对所述光电转换装置进行漏电流检测的情况下，所述控制电压控制所述第二支路中的各个MOS管截止；
所述第一辅助电流输入端输入的第一辅助电流和所述光电流输入端输入的漏电流使得所述第一MOS管工作在饱和区；
所述第二辅助电流输入端输入的第二辅助电流使得所述第二MOS管工作在饱和区。
4.根据权利要求1所述的光检测装置，其特征在于，所述控制模块包括第一控制开关和第二控制开关；
在所述第一控制开关断开、且所述第二控制开关导通的情况下，所述第二支路中的各个MOS管截止，所述光检测模块处于漏电流检测模式；
在所述第二控制开关断开、且所述第一控制开关导通的情况下，所述第二支路中的各个MOS管导通，所述光检测模块处于工作电流检测模式。
5.根据权利要求4所述的光检测装置，其特征在于，
所述第一控制开关的一端与所述第一支路中各个MOS管的G极相连、另一端与所述第二支路中各个MOS管的G极相连；
所述第二控制开关的一端与所述第二支路中各个MOS管的G极相连、另一端与电压源相连。
6.根据权利要求4所述的光检测装置，其特征在于，所述光检测装置还包括触发模块，以输出控制电压；
所述触发模块的第一输出端与所述第一控制开关相连，以通过第一控制电压控制所述第一控制开关的导通或断开；
所述触发模块的第二输出端与所述第二控制开关相连，以通过第二控制电压控制所述第二控制开关的导通或断开。
7.根据权利要求6所述的光检测装置，其特征在于，所述光检测模块还包括与所述第一支路和所述第二支路相连的第二电流输出端；
所述触发模块的输入端通过电压检测电路与所述第二电流输出端相连，以将所述第二电流输出端输出的电流转换为电压信号输入所述触发模块；
在所述光电流为漏电流的情况下，所述电压检测电路将所述第二电流输出端输出的电流转化为第一电压信号输入所述触发模块，以使所述第一控制电压为低电平、且所述第二控制电压为高电平；
在所述光电流为工作电流的情况下，所述电压检测电路将所述第二电流输出端输出的电流转化为第二电压信号输入所述触发模块，以使所述第一控制电压为高电平、且所述第二控制电压为低电平。
8.根据权利要求7所述的光检测装置，其特征在于，在所述第二支路的数量为至少两个的情况下，每个第二支路对应一组第一控制开关和第二控制开关，且每个第二支路对应一个触发模块和与所述触发模块相连的电压检测电路；
不同第二支路对应的工作电流检测范围不同，且不同第二支路对应的触发模块对应的翻转电压不同，所述翻转电压是指使得所述第一控制电压和所述第二控制电压发生翻转的电压值。
9.根据权利要求7所述的光检测装置，其特征在于，所述电压检测电路包括检测电阻，所述触发模块为施密特触发器；所述检测电阻的一端分别与所述第二电流输出端和所述触发模块的输入端相连、另一端接地；
且所述检测电阻的阻值满足下述条件：
R_det*(Ipd.leak+Isink1)小于或等于所述施密特触发器的翻转电压；以及
R_det*(I_PD+Isink1)大于所述施密特触发器的翻转电压；
其中，R_det为所述检测电阻的阻值，Ipd.leak为漏电流，所述Isink1为所述第一辅助电流输入端输入的第一辅助电流，所述I_PD为工作电流。
10.根据权利要求7所述的光检测装置，其特征在于，所述第一支路还包括第三MOS管；相应地，所述第二支路包括与所述第三MOS管镜像设置的第三镜像MOS管；所述第二电流输出端与所述第三MOS管和所述第三镜像MOS管相连。
11.根据权利要求1至10任一所述的光检测装置，其特征在于，所述光检测装置还包括误差放大器，包括：
第一电压输入端，以接收参考电压；
第二电压输入端，以接收所述光电转换装置的反偏电压；以及
电压输出端，与所述第一支路中n个MOS管的G极相连，以将稳定的偏置电压输入所述第一支路中n个MOS管。
12.根据权利要求1至10任一所述的光检测装置，其特征在于，所述第一支路中不同MOS管的沟道长和宽之间的比相同；所述第二支路中不同MOS管的沟道长和宽之间的比相同。
13.一种光检测系统，其特征在于，所述系统包括：光电转换装置和与所述光电转换装置相连的光检测装置；
所述光检测装置包括权利要求1至12任一所述的光检测装置。
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