CN115580348A - 光电流镜像监控电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光电流镜像监控电路，其包括镜像管P1、镜像管P2、调整管P3以及电流型反馈运放U1；镜像管P1的源极和镜像管P2的源极接入电源VDD，镜像管P1的栅极和漏极、镜像管P2的栅极以及电流型反馈运放U1的同相输入端连接在一起；镜像管P2的漏极和调整管P3的源极连接电流型反馈运放U1的反相输入端，调整管P3的栅极连接电流型反馈运放U1的输出端。本发明的光电流镜像监控电路能适用于突发模式，可以快速稳定的输出与光电二极管产生的光电流一致的镜像电流。

Description

光电流镜像监控电路
技术领域
本发明涉及光通信领域，特别是指一种光电流镜像监控电路。
背景技术
在现代光通信系统中，光脉冲信号经过光电二极管D1’（photodiode，PD）转化为电流信号，再输入到跨阻放大器TIA’（transimpedance amplifier, TIA）放大并转化为电压信号，接着再传输到后续电路进行信号处理。
为了实现对通信链路故障的智能诊断，需要对光纤传输的光脉冲功率进行实时监控，通常是通过对光电二极管D1’生成的光电流进行镜像监控，进而根据光电二极管D1’的响应度反向推算光功率。
目前对光电二极管D1’生成的光电流进行镜像监控的方法为：在光电二极管D1’的电压偏置端串接一个电流镜电路来镜像监控流过光电二极管的光电流，光电二极管D1’的正极连接误差放大器TIA’；而为了保证监控精度，配合图1所示，一般会在电流镜电路中加入电压型反馈运放U1’（Voltage Feedback Operation Amplifier，VFB OP）来钳制镜像管P1’、P2’的Drain端电压保持一致，镜像管P1’、P2’的Source端连接电源VDD’。其中，为了减小镜像误差，尤其是微小电流输入时的误差，要求电压型反馈运放U1’的环路增益非常高，这使得电压型反馈运放U1’的环路带宽一般较低；而同时为了保持电压型反馈运放U1’的环路稳定性，电压型反馈运放U1’的环路带宽也要设计的比较低，通常只有几十KHz；这些导致了电压型反馈运放U1’的环路收敛时间（即RSSI输出稳定时间）长达几十us；因此目前这种对光电二极管D1’生成的光电流进行镜像监控的电路只适用于连续模式，而不能适用于要求快速稳定的突发模式，因而有必要研发一种适用于突发模式的光电流镜像监控电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于突发模式的光电流镜像监控电路。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种光电流镜像监控电路，其包括镜像管P1、镜像管P2、调整管P3以及电流型反馈运放U1；镜像管P1的源极和镜像管P2的源极接入电源VDD，镜像管P1的栅极和漏极、镜像管P2的栅极以及电流型反馈运放U1的同相输入端连接所述的光电流镜像监控电路的输入端；镜像管P2的漏极和调整管P3的源极连接电流型反馈运放U1的反相输入端，调整管P3的栅极连接电流型反馈运放U1的输出端，调整管P3的漏极连接所述的光电流镜像监控电路的输出端。
所述电流型反馈运放U1包括MOS管M1、MOS管M2、恒流源I1和恒流源I2，MOS管M1和MOS管M2的尺寸相同，恒流源I1和恒流源I2的尾电流相同；MOS管M1的源极连接该电流型反馈运放U1的同相输入端，MOS管M2的源极连接该电流型反馈运放U1的反相输入端，MOS管M1的漏极连接该电流型反馈运放U1的输出端，MOS管M1的漏极还通过恒流源I1接地，MOS管M1的栅极以及MOS管M2的栅极和漏极共同通过恒流源I2接地。
所述MOS管M1和MOS管M2均为PMOS管。
所述的光电流镜像监控电路还包括阻容单元，所述电流型反馈运放U1的输出端通过阻容单元接地。
所述阻容单元包括串联的电阻R3和电容C1。
所述镜像管P1、镜像管P2和调整管P3均为PMOS管。
采用上述方案后，本发明采用电流型反馈运放U1和调整管P3来将镜像管P1和镜像管P2的漏极电压钳制为一致，以使得光电流镜像监控电路的输入端和输出端的电流保持一致，即使得光电流镜像监控电路能输出与光电二极管D1产生的光电流一致的镜像电流；其中，电流型反馈运放U1相比较电压型反馈运放，电流型反馈运放U1具有环路带宽不随环路增益变化的优点，这样本发明便可使得同时实现高环路增益和高环路带宽，从而使得本发明的光电流镜像监控电路能实现快速收敛而能快速输出与光电流一致的镜像电流，使得本发明的光电流镜像监控电路能适用于突发模式。
附图说明
图1为现有的对光电二极管生成的光电流进行镜像监控的电路的电路原理图；
图2为本发明的光电流镜像监控电路的电路原理图；
图3为本发明的光电流镜像监控电路的测试结果图。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
如图2所示，本发明揭示了一种光电流镜像监控电路，其包括镜像管P1、镜像管P2、调整管P3以及电流型反馈运放U1；其中，所述镜像管P1、镜像管P2和调整管P3可均为PMOS管，镜像管P1的源极和镜像管P2的源极接入电源VDD，镜像管P1的栅极和漏极、镜像管P2的栅极以及电流型反馈运放U1的同相输入端连接所述的光电流镜像监控电路的输入端，光电流镜像监控电路的输入端用于接入光电二极管D1的负极，光电二极管D1的正极可连接误差放大器TIA；镜像管P2的漏极和调整管P3的源极连接电流型反馈运放U1的反相输入端，调整管P3的栅极连接电流型反馈运放U1的输出端，调整管P3的漏极连接所述的光电流镜像监控电路的输出端。
在本发明中，本发明采用电流型反馈运放U1和调整管P3来将镜像管P1和镜像管P2的漏极电压钳制为一致，以使得光电流镜像监控电路的输入端和输出端的电流保持一致，即使得光电流镜像监控电路能输出与光电二极管D1产生的光电流一致的镜像电流；其中，电流型反馈运放U1相比较电压型反馈运放，电流型反馈运放U1具有环路带宽不随环路增益变化的优点，这样本发明便可使得同时实现高环路增益和高环路带宽，从而使得本发明的光电流镜像监控电路能实现快速收敛而能快速输出与光电流一致的镜像电流，使得本发明的光电流镜像监控电路能适用于突发模式。配合图3所示，经过测试，本发明在光电二极管D1产生的光电流平均为100uA时，本发明的光电流镜像监控电路只需250ns就能使得输出的镜像电流具有稳定波形。
配合图2所示，所述电流型反馈运放U1可包括MOS管M1、MOS管M2、恒流源I1和恒流源I2，MOS管M1和MOS管M2的尺寸相同，MOS管M1和MOS管M2可均为PMOS管，恒流源I1和恒流源I2的尾电流相同；MOS管M1的源极连接该电流型反馈运放U1的同相输入端，MOS管M2的源极连接该电流型反馈运放U1的反相输入端，MOS管M1的漏极连接该电流型反馈运放U1的输出端，MOS管M1的漏极还通过恒流源I1接地，MOS管M1的栅极以及MOS管M2的栅极和漏极共同通过恒流源I2接地。其中，配合图2所示，所述恒流源I1和恒流源I2的尾电流相同，使得流过MOS管M1的电流和流过MOS管M2的电流相同。在本发明中，所述电流型反馈运放U1和调整管P3将镜像管P1和镜像管P2的漏极电压的钳制为一致，且流过MOS管M1的电流和流过MOS管M2的电流相同，这样能使得从镜像管P1流到光电二极管D1的电流（即为光电二极管D1产生的光电流，也为光电流镜像监控电路的输入端电流）与从镜像管P2和调整管P3流出的电流（即为光电流镜像监控电路的输出端的电流，也为光电流镜像监控电路输出的镜像电流）保持一致。
配合图2所示，本发明的光电流镜像监控电路还包括阻容单元，所述电流型反馈运放U1的输出端通过阻容单元接地，阻容单元可以对电流型反馈运放U1进行补充，提高整个电路的稳定性。具体的，该阻容单元包括串联的电阻R3和电容C1。
上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (6)

1.一种光电流镜像监控电路，其特征在于：包括镜像管P1、镜像管P2、调整管P3以及电流型反馈运放U1；
镜像管P1的源极和镜像管P2的源极接入电源VDD，
镜像管P1的栅极和漏极、镜像管P2的栅极以及电流型反馈运放U1的同相输入端连接所述的光电流镜像监控电路的输入端；
镜像管P2的漏极和调整管P3的源极连接电流型反馈运放U1的反相输入端，调整管P3的栅极连接电流型反馈运放U1的输出端，调整管P3的漏极连接所述的光电流镜像监控电路的输出端。
2.如权利要求1所述的光电流镜像监控电路，其特征在于：所述电流型反馈运放U1包括MOS管M1、MOS管M2、恒流源I1和恒流源I2，MOS管M1和MOS管M2的尺寸相同，恒流源I1和恒流源I2的尾电流相同；
MOS管M1的源极连接该电流型反馈运放U1的同相输入端，MOS管M2的源极连接该电流型反馈运放U1的反相输入端，MOS管M1的漏极连接该电流型反馈运放U1的输出端，MOS管M1的漏极还通过恒流源I1接地，MOS管M1的栅极以及MOS管M2的栅极和漏极共同通过恒流源I2接地。
3.如权利要求2所述的光电流镜像监控电路，其特征在于：所述MOS管M1和MOS管M2均为PMOS管。
4.如权利要求1所述的光电流镜像监控电路，其特征在于：还包括阻容单元，所述电流型反馈运放U1的输出端通过阻容单元接地。
5.如权利要求4所述的光电流镜像监控电路，其特征在于：所述阻容单元包括串联的电阻R3和电容C1。
6.如权利要求1所述的光电流镜像监控电路，其特征在于：所述镜像管P1、镜像管P2和调整管P3均为PMOS管。
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