CN202978951U - 用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，光突发接收机包括雪崩光电二极管和跨阻放大器，补偿电路包括用于接收重置信号的重置信号接收端和用于获取基准电压的受控开关，受控开关连接雪崩光电二极管的阴极。当光突发接收机接收的光强度突然变小时，外部设备发送一个重置信号到重置信号接收端，受控开关闭合使补偿电路获取基准电压，并向APD的阴极施加补偿电压，瞬时升高APD上的偏压，从而解决在光强度突然变小时APD偏压上升速度慢，导致APD增益不足的问题，提高了在光强度突然变小时光突发接收机的突发接收灵敏度，增大了光突发接收机的接收动态范围。

Description

用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路

技术领域

本实用新型涉及光端机领域，特别是涉及一种用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路。

背景技术

在远程光纤传输中，光纤传输系统的传输质量主要取决于光端机的质量。在OLT（Optical Line Terminal，光线路局端）光模块，比如EPON（Ethernet PassiveOptical Network，以太无源光网络）OLT或GPON（Gigabit Passive OpticalNetwork，吉比特无源光网络）OLT光模块中，接收端采用APD（Avalanche PhotoDiode，雪崩光电二极管）做光电转换器件，突发TIA（Transimpedance Amplifer，跨阻放大器）做电流-差分电压转换器件。

在目前以及未来一段时间可能都不会出现真正的突发限幅放大器，真正实现在几个比特内完成大范围变化的输入电压内的快速准确判别恢复。因此，目前这种在TIA与限放之间设计快速突发判决电路的方法，还将使用一段时间。而传统的光突发接收机在接收的光强度突然变小时，就会难以达到较高的灵敏度，如何提高光突发接收机的接收动态范围困扰着绝大多数模块设计者。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的光突发接收机在光强度突然变小时突发接收灵敏度较低的问题，提供一种能够增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路。

一种用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，所述光突发接收机包括雪崩光电二极管和跨阻放大器，所述补偿电路包括：重置信号接收端，用于接收重置信号；受控开关，一端用于获取基准电压，另一端连接所述雪崩光电二极管的阴极，所述受控开关在所述重置信号接收端接收到所述重置信号时闭合，使所述基准电压补偿到所述雪崩光电二极管的阴极。

在其中一个实施例中，所述补偿电路包括充电电容、第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻串联连接，所述受控开关的另一端与所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接，所述第一分压电阻的另一端接地，所述第二分压电阻的另一端连接所述雪崩光电二极管的阴极；所述充电电容与所述第二分压电阻并联连接。

在其中一个实施例中，所述补偿电路包括温度补偿电阻网络，所述受控开关通过所述温度补偿电阻网络与所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接。

在其中一个实施例中，所述温度补偿电阻网络包括热敏电阻、第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻和第四分压电阻串联连接，所述第三分压电阻另一端与所述受控开关连接，所述第四分压电阻另一端与所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接；所述热敏电阻与所述第四分压电阻并联连接，所述热敏电阻的阻值随温度升高而减小。

在其中一个实施例中，所述补偿电路还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端用于连接升压电路，输出端与所述雪崩光电二极管的阴极连接。

在其中一个实施例中，所述滤波电路包括滤波电阻和第一滤波电容，所述滤波电阻的一端为所述滤波电路的输入端，另一端为所述滤波电路的输出端且与所述第一滤波电容的一端连接，所述第一滤波电容的另一端接地。

在其中一个实施例中，所述光突发接收机包括第二滤波电容，所述第二滤波电容一端与所述雪崩光电二极管的阴极连接，另一端接地。

上述用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，当光突发接收机接收的光强度突然变小时，即光突发接收机接收到两个间隔的时间很短的突发包，前者光强度较大，后者光强度较小时，外部设备发送一个重置信号到重置信号接收端，受控开关闭合使补偿电路获取基准电压，并向APD的阴极施加补偿电压，瞬时升高APD上的偏压，从而解决在光强度突然变小时APD偏压上升速度慢，导致APD增益不足的问题，提高了在光强度突然变小时光突发接收机的突发接收灵敏度，增大了光突发接收机的接收动态范围。

附图说明

图1为一实施例中用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路的电路原理图；

图2为另一实施例中用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路的电路原理图；

图3为图2中温度补偿电阻网络的电路原理图。

具体实施方式

由于光突发接收机接收的突发光的动态范围较大，而且在接收较大光强度的突发光时，因为此时产生的光电流较大以及串接线路的电阻的存在，则到达突发接收光器件的实际工作电压会减小，而当接收的突发光的光强度减小时，由于光电流减小，则以上的影响减弱，传输到突发接收光器件的实际工作电压较之增大。而对于光突发接收机来说，APD上所设置的电压往往是在给定连续接收光的情况下设定的最佳偏压点，在实际突发工作中，突发接收光强度较小的突发光时收灵敏度往往小于连续接收时的灵敏度，而此时稍增大APD偏压则会明显地增大突发下的接收灵敏度，但是过载同样将被影响而劣化。

为便于描述在此可将光强度相对较大的光称为大光，将光强度相对较小的光称为小光。由于APD在同温下的最佳工作偏压点是确定的，而APD偏压在大光、小光的接收转换中会发生变化，这种变化却不适合APD所需要的最佳偏压点，这种不适合因素主要表现为时间上，即接收大小光时APD电压变化的时间快慢上。由于大光向小光转换时，APD上的偏压将升高，但这种上升的速度过慢，使得在接收小光时，APD上的偏压略显偏小，不能产生足够增益，从而影响到接收小光时的灵敏度。

基于上述原因，本实用新型提供一种用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，如图1所示，光突发接收机100包括雪崩光电二极管APD和跨阻放大器TIA，补偿电路200包括重置信号接收端reset、受控开关SW。重置信号接收端reset用于接收重置信号，重置信号由外部设备在两个突发包之间产生，前者光强度较大，后者光强度较小，两个突发包之间仅存在一个很短的时间间隙。对于GPON OLT可以使用统一的重置信号时序，对于EPON OLT，重置信号将由模块内部进行设计产生。

受控开关SW一端用于获取基准电压Vbias，另一端连接雪崩光电二极管APD的阴极，受控开关SW为模拟开关，在重置信号接收端reset接收到重置信号时闭合，使基准电压Vbias补偿到雪崩光电二极管APD的阴极。

上述用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，当光突发接收机100接收的光强度突然变小时，即光突发接收机100接收到两个间隔的时间很短的突发包，前者光强度较大，后者光强度较小时，外部设备发送一个重置信号到重置信号接收端reset，受控开关SW闭合使补偿电路200获取基准电压Vbias，并向雪崩光电二极管APD的阴极施加补偿电压，瞬时升高雪崩光电二极管APD上的偏压，从而解决在光强度突然变小时雪崩光电二极管APD偏压上升速度慢，导致雪崩光电二极管APD增益不足的问题，提高了在光强度突然变小时光突发接收机100的突发接收灵敏度，增大了光突发接收机100的接收动态范围。

在其中一个实施例中，如图2所示，补偿电路200包括充电电容C3、第一分压电阻R7、第二分压电阻R8，第一分压电阻R7和第二分压电阻R8串联连接，受控开关SW的另一端与第一分压电阻R7和第二分压电阻R8的公共端连接，第一分压电阻R7的另一端接地，第二分压电阻R8的另一端连接雪崩光电二极管APD的阴极，充电电容C3与第二分压电阻R8并联连接。本实施例中第二分压电阻R8的阻值比第一分压电阻R7的阻值大，当受控开关SW闭合后第二分压电阻R8上的分压比第一分压电阻R7的大，充电电容C3电容选值较小，以便能够在短时间内完全充电。当重置信号接收端reset接收到重置信号时，受控开关SW闭合，补偿电路获取基准电压Vbias，由于充电电容C3的保持作用，第二分压电阻R8两端的电压保持不变，则将瞬时升高雪崩光电二极管APD上的电压，从而解决在光强度突然变小时雪崩光电二极管APD电压上升速度慢，导致雪崩光电二极管APD增益不足的问题，提高了在光强度突然变小时光突发接收机100的突发接收灵敏度，增大了光突发接收机100的接收动态范围。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，补偿电路200还包括滤波电路210，滤波电路210的输入端用于连接升压电路300，输出端与雪崩光电二极管APD的阴极连接。升压电路300为DC-DC（直流-直流）升压电路，可以是DC-DC升压IC（integrated circuit，集成电路）设计的电路，也可以是离散器件设计的电路，但是都要求其输出的高压纹波小，避免引起雪崩光电二极管APD增益的变化。滤波电路210可改善光突发接收机的突发指标，本实施例中滤波电路210为一阶滤波电路，包括滤波电阻R3和第一滤波电容C2，滤波电阻R3的一端为滤波电路2 10的输入端，另一端为滤波电路210的输出端且与第一滤波电容C2的一端连接，第一滤波电容C2的另一端接地。滤波电阻R3和第一滤波电容C2的具体参数可根据补偿电路200的补偿能力及光突发接收机100的实际接收指标来确定。

在其中一个实施例中，如图2所示，补偿电路200还包括温度补偿电阻网络220，受控开关SW通过温度补偿电阻网络220与第一分压电阻R7和第二分压电阻R8的公共端连接。由于OLT光模块的工作范围比较宽泛，雪崩光电二极管APD在不同温度下的放电瞬时需要的起始放电基点不同，温度补偿电阻网络220能保证雪崩光电二极管APD电压补偿效果的一致性。如图3所示，本实施例中温度补偿电阻网络220包括热敏电阻R6、第三分压电阻R5和第四分压电阻R4，第三分压电阻R5和第四分压电阻R4串联连接，第三分压电阻R5另一端（即不连接第四分压电阻R4的一端）与受控开关SW连接，第四分压电阻R4另一端与第一分压电阻R7和第二分压电阻R8的公共端连接，热敏电阻R6与第四分压电阻R4并联连接。本实施例中，热敏电阻R6为NTC（NegativeTemperature Coefficient，负温度系数）热敏电阻，温度上升时，阻值下降，使温度补偿电阻网络220的总阻值下降，提升第一分压电阻R7与第二分压电阻R8的公共端电压，反之则降低第一分压电阻R7与第二分压电阻R8的公共端电压。可以理解，温度补偿电阻网络220的连接关系并不是唯一的，比如也可将热敏电阻R6与第三分压电阻R5并联，或将第三分压电阻R5、第四分压电阻R4与热敏电阻R6串联。

此外，在图2所示实施例中，光突发接收机11 0还包括第二滤波电容C1，第二滤波电容C1一端与雪崩光电二极管APD的阴极连接，另一端接地。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，所述光突发接收机包括雪崩光电二极管和跨阻放大器，其特征在于，所述补偿电路包括：

重置信号接收端，用于接收重置信号；

受控开关，一端用于获取基准电压，另一端连接所述雪崩光电二极管的阴极，所述受控开关在所述重置信号接收端接收到所述重置信号时闭合，使所述基准电压补偿到所述雪崩光电二极管的阴极。

2.根据权利要求1所述的用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，其特征在于，所述补偿电路包括充电电容、第一分压电阻、第二分压电阻，所述第一分压电阻和第二分压电阻串联连接，所述受控开关的另一端与所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接，所述第一分压电阻的另一端接地，所述第二分压电阻的另一端连接所述雪崩光电二极管的阴极；所述充电电容与所述第二分压电阻并联连接。

3.根据权利要求2所述的用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，其特征在于，所述补偿电路包括温度补偿电阻网络，所述受控开关通过所述温度补偿电阻网络与所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接。

4.根据权利要求3所述的用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，其特征在于，所述温度补偿电阻网络包括热敏电阻、第三分压电阻和第四分压电阻，所述第三分压电阻和第四分压电阻串联连接，所述第三分压电阻另一端与所述受控开关连接，所述第四分压电阻另一端与所述第一分压电阻和第二分压电阻的公共端连接；所述热敏电阻与所述第四分压电阻并联连接，所述热敏电阻的阻值随温度升高而减小。

5.根据权利要求1所述的用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路的输入端用于连接升压电路，输出端与所述雪崩光电二极管的阴极连接。

6.根据权利要求5所述的用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，其特征在于，所述滤波电路包括滤波电阻和第一滤波电容，所述滤波电阻的一端为所述滤波电路的输入端，另一端为所述滤波电路的输出端且与所述第一滤波电容的一端连接，所述第一滤波电容的另一端接地。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路，其特征在于，所述光突发接收机包括第二滤波电容，所述第二滤波电容一端与所述雪崩光电二极管的阴极连接，另一端接地。

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