CN204305030U - 一种管理型家用光接收机的agc控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，用于管理型家用光接收机，该接收机包括光电转换电路和数控衰减器，该控制电路包括光功率检测电路、MCU和AGC信号传输电路，所述光功率检测电路的输入端与光电转换电路连接、输出端与MCU的光功率信号输入口连接，所述MCU的AGC控制信号输出端通过AGC信号传输电路与数控衰减器的AGC控制端连接。本实用新型的电路结构简单，制作成本低，且可使得传送的MCU信号纹波更低，输出DAC响应度更好；使用本实用新型后，光接收机的输入光功率范围更宽，且具有较高的输出电平。

Description

一种管理型家用光接收机的AGC控制电路

技术领域

本实用新型涉及光接收机零部件，尤其是涉及一种管理型家用光接收机的AGC控制电路。

背景技术

目前整个广电行业在进行“三网”融合推进过程中，与电信、联通和移动的入户竞争越来越激烈，各大运营商目前正在或已经开始实施光纤入户的接入方式，而广电行业要想积极参与市场竞争也必须实现光纤入户，广电的光纤入户不同于电信等运营商的光纤入户，广电光纤入户不仅包含宽带、语音等数据业务，更多的是需要将有线电视进行光纤入户。

目前传统有线电视光纤入户的接收机(家用光接收机)输入光功率普遍为0dBm～-8dBm，输出电平为70±2dBuV，然而更宽的输入光功率范围可以极大的降低运营商的建网成本，较高的输出电平可以更好的适应目前家庭多电视的使用环境。因此有必要研发出一种输入光功率范围更宽，且具有较高的输出电平的光接收机。在研发新的光接收机的过程中，AGC控制电路(自动增益控制)作为光接收机的一种重要组成部分，其结构也是非常关键的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种电路结构简单，制作成本低，且可使得传送的MCU信号纹波更低，输出DAC响应度更好的管理型家用光接收机的AGC控制电路。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，用于管理型家用光接收机，该接收机包括光电转换电路和数控衰减器，其特征在于，该控制电路包括光功率检测电路、MCU和AGC信号传输电路，所述光功率检测电路的输入端与光电转换电路连接、输出端与MCU的光功率信号输入口连接，所述MCU的AGC控制信号输出端通过AGC信号传输电路与数控衰减器的AGC控制端连接。

优选的，所述AGC信号传输电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、放大器U1、电阻R4、电阻R5、电容C3、电容C4和放大器U2，所述电阻R1的一端连接电源、另一端依次通过电阻R2、电阻R3连接放大器U1的正向输入端，所述电阻R2、电阻R3之间通过电容C1接地，所述放大器U1的正向输入端通过电容C2接地，所述电阻R4和电容C3并联在放大器U1自身的反向输入端与输出端之间，所述放大器U1的反向输入端通过电阻R5接地，所述放大器U1的输出端连接放大器U2的正向输入端，所述放大器U2的反向输入端与其输出端连接，所述放大器U1的输出端与放大器U2的正向输入端之间通过电容C4接地。

优选的，所述电容C4为可变电容。

优选的，所述光功率检测电路包括电阻R35、放大器U5、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R12、电容C15、电阻R11、电容C16和放大器U6，所述放大器U5的输出端连接电阻R35、正向输入端通过电阻R36连接放大器U6的输出端、反向输入端通过电阻R38接地，所述电阻R37的一端接电源、另一端连接放大器U5的反向输入端，所述电容C15、电阻R12并联在放大器U6自身的输出端与反向输入端之间，所述放大器U6的反向输入端通过电阻R11接地，所述放大器U6的正向输入端通过电容C16接地。

优选的，所述MCU采用MINI54ZDE型号的MCU。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、电路结构简单，制作成本低；

2、使用本实用新型后，光接收机的输入光功率范围更宽，且具有较高的输出电平；

3、使用本实用新型可以实现通过MCU对当前输入的光功率进行取样，得出精确的输出光功率，并通过输入光功率的大小来调整第一级放大模块的控制电压，从而使得输出的射频信号更符合要求；

4、AGC信号传输电路，可使得传送的MCU信号纹波更低，输出DAC响应度更好。

附图说明

图1为管理型家用光接收机的结构示意图；

图2为AGC信号传输电路图；

图3为ATT信号传输电路图；

图4为管理型家用光接收机除去MCU部分的电路结构示意图；

图5为电源转换电路图；

图6为光接收机系统接口图；

图7为光电转换电路图；

图8为光功率检测电路图；

图9为RF电平检测电路图；

图10为一级放大电路图；

图11为数控衰减器的AGC模块电路图；

图12为二级放大电路图；

图13为RF信号采集电路图；

图14为MCU电路图；

图15为MCU的外部时钟输入电路；

图16为MCU的复位重置电路；

图17为MCU的系统输入电路；

图18为MCU的I2C电路；

图19为MCU的ADC信号输入电路；

图20为MCU的ADC信号输入接口的接地电路；

图21为AGC信号传输电路的示波器测试电路图；

图22为示波器测试结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

本实用新型提供一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，用于管理型家用光接收机。整个管理型家用光接收机的结构如图1所示，其主要由连接器、光电转换电路(PIN w/o WDM)、光功率检测电路、MCU、两个放大器、数控衰减器、RF电平检测电路、AGC信号传输电路、ATT信号传输电路和信号采集电路组成。

其中光功率检测电路、MCU和AGC信号传输电路组成AGC控制电路，光功率检测电路的输入端与光电转换电路连接、输出端与MCU的光功率信号输入口连接。MCU的AGC控制信号输出端通过AGC信号传输电路与数控衰减器的AGC控制端连接。

其中RF电平检测电路、MCU和ATT信号传输电路组成ATT控制电路，RF电平检测电路的输入端与信号采集电路连接，RF电平检测电路的输出端与MCU的RF采样电平输入口连接。MCU的ATT控制信号输出端通过ATT信号传输电路与数控衰减器的ATT控制端连接。

光电转换电路将1550nm或1310nm光信号转换成电信号后，发送给一级放大电路，经一级放大后的信号发送给数控衰减器，经衰减后的信号再经二级放大后，变成所需的射频RF信号并输出。在第一级放大时，通过MCU对当前输入的光功率进行取样(主要是光功率检测电路实现)，得出精确的输出光功率，并通过输入光功率的大小来调整第一级放大器的控制电压，即AGC功能；在二级放大时，通过MCU对当前输出的射频RF信号进行采样(主要是RF电平检测电路实现)，并根据设定的衰减量来调整第二级放大器的控制电压，即ATT功能。

整个管理型家用光接收机可以实现和其他厂家的ONU进行兼容，将接收机和ONU安装在一个小型壳体内，实现统一的光纤入户方案，同时广电运营商可以实时查看家用光接收机的工作参数(输入光功率、输出电平、光接收机工作温度，并可根据接收机实时的工作状态实现远程调节接收机的输出电平)。光接收机可通过连接器实现光接收机模块和其他模块的交互，其交互信息方式有以下3种方式：UART，I2C和SPI。

以下对整个管理型家用光接收机的组成作详细描述：

本实施例提供一种AGC信号传输电路，如图2所示，其主要由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、放大器U1、电阻R4、电阻R5、电容C3、电容C4和放大器U2组成。电阻R1的一端连接电源、另一端依次通过电阻R2、电阻R3连接放大器U1的正向输入端。电阻R2、电阻R3之间通过电容C1接地。放大器U1的正向输入端通过电容C2接地。电阻R4和电容C3并联在放大器U1自身的反向输入端与输出端之间。放大器U1的反向输入端通过电阻R5接地。放大器U1的输出端连接放大器U2的正向输入端。放大器U2的反向输入端与其输出端连接。放大器U1的输出端与放大器U2的正向输入端之间通过电容C4接地。电容C4采用可变电容。电阻R1和电阻R2之间连接MCU的AGC控制信号输出端，放大器U2的输出端数控衰减器的AGC控制端连接。

AGC信号传输电路主要解决的MCU信号传输过程中如何降低纹波，提高DAC输出的响应度的问题。在PWM用于DA转换的场合，阻容滤波电路是关系转换效果的重要环节。由RC充放电常数我们可以大致计算出阻容环节的充放电频率，一般为了得到理想的滤波效果，这个频率要远小于PWM的输出频率(小于四分之一)。一般情况下，当C较小R较大时，DA转换出的电压损耗很小，但是纹波却很大；当C较大R较小时，DA转换出的电压损耗很大，但纹波相对较小。所以当需要进行线形度很高的精确DA转换时必须使用较小的滤波电容，且尽量避免使用电解类电容。而为了得到较强的信号输出，RC惯性环节之后还必须加一级高性能的电压跟随，然后在跟随器输出的地方加上一个滤波用的电解电容，用于平滑RC惯性环节的纹波。但是这还不够，因为这时的输出电压里可能含有较多的交流谐波成分，如果处理不当，跟随器有可能自激。解决的办法就是使用一个小的去藕电容。而且这里电容的放置顺序必须是电解电容在前，去藕电容在后！如果输出电压精度和线形度要求不高，但是对纹波要求却很高，或者这个电压比较固定时，可以使用电容较大的滤波组合。因为，虽然大电容的直流损耗较大，但是我们可以通过调节PWM占空比来达到要求的输出电压，或者通过一级AD转换的反馈来实现精确的固定电压输出。只是这里仍然要加一级电压跟随器，以便于后级采集电路使用，且AD采集点放置在跟随器输出处。

在实际使用中，为了便于电路搭配，我们将二阶低通滤波器的电阻和电容选择为同样大小，因此二阶低通滤波器的截至频率计算公式如下：

$f_P=\frac{1}{2\mathrm{\πRC}}$

使用示波器对该AGC信号传输电路进行测试，其示波器测试电路图如图21所示，使用示波器测试得到的结果如图22所示，由图可以看出，该电路从上电到95％的占空比，所耗时间为116.923ms，完全满足我们的应用范围。

本实施例提供一种ATT信号传输电路，该传输电路与AGC传输电路结构类似，其具体结构如图3所示，ATT信号传输电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C5、电容C6、放大器U3、电阻R9、电阻R10、电容C7、电容C8和放大器U4组成。电阻R6的一端连接电源、另一端依次通过电阻R7、电阻R8连接放大器U3的正向输入端。电阻R7、电阻R8之间通过电容C5接地。放大器U3的正向输入端通过电容C6接地。电阻R9和电容C7并联在放大器U3自身的反向输入端与输出端之间。放大器U3的反向输入端通过电阻R10接地。放大器U3的输出端连接放大器U4的正向输入端。放大器U4的反向输入端与其输出端连接，所述放大器U3的输出端与放大器U4的正向输入端之间通过电容C8接地。电容C8为可变电容。电阻R6和电阻R7之间连接MCU的ATT控制信号输出端，放大器U4的输出端数控衰减器的ATT控制端连接。由于与AGC信号传输电路的结构相似，因而该电路同样能起到AGC信号传输电路的作用。

整个管理型家用光接收机除去MCU部分的电路结构如图4所示，其主要由电源转换电路、系统接口、光电转换电路、光功率检测电路、RF电平检测电路图、一级放大电路、数控衰减器、二级放大电路和RF信号采集电路组成。

电源转换电路的具体结构如图5所示，其主要由电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、电容C13、电容C14组成。

系统接口的具体结构如图6所示，其主要由ONU(即光网络单元)的MCU芯片以及各引脚的外围电路构成。

光电转换电路的具体结构如图7所示，其主要由电容C17、电阻电容C18、电阻R13、电阻R14、电感L1、PIN光电二极管和电感线圈组成。PIN光电二极管的负极既通过电容C17接地，又直接电源，其正极通过电感L1连接电感线圈的一端。电感线圈的另一端通过电阻R13连接光功率检测电路，该端同时还分别通过电容C18、电阻R14接地。电感线圈的中部连接一级放大电路。

光功率检测电路的具体结构如图8所示，其主要由电阻R35、放大器U5、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R12、电容C15、电阻R11、电容C16和放大器U6组成。放大器U5的输出端通过电阻R35连接系统接口的OPTIC_ALM时钟信号接口、正向输入端通过电阻R36连接放大器U6的输出端、反向输入端通过电阻R38接地。电阻R37的一端接电源、另一端连接放大器U5的反向输入端。电容C15、电阻R12并联在放大器U6自身的输出端与反向输入端之间。放大器U6的反向输入端通过电阻R11接地。放大器U6的正向输入端通过电容C16接地，该端同时还连接到光电转换电路的电阻R13，用于接收信号。

RF电平检测电路的具体结构如图9所示，由电容C40、电阻R33、电阻R32、电容C41、芯片IC、电容C42和电容C41组成。芯片IC的引脚1连接信号采集电路、引脚2通过电容C43接地、引脚3接地、引脚4通过电容C42接地、引脚5接地、引脚7依次串联电阻R32和电阻R33后接地。电容C41并联在电阻R32和电阻R33的两端，电容C40并联在电阻R33两端，电阻R32与电阻R33之间连接MCU。

一级放大电路的具体结构如图10所示，其主要由电容C19、电容C20、电容C21、放大芯片IC1、电感L2、电容C23和电阻R15组成。放大芯片IC1的输入端依次串接电容C20、电容C19后光电转换电路的电感线圈的中部。放大芯片IC1的输出端连接数控衰减器，同时该端还依次通过电感L2、电阻R15后连接电源。电感L2、电阻R15之间通过电容C23接地。

数控衰减器主要由AGC模块电路和ATT模块电路组成，且两个模块结构类似。一级放大电路依次串接AGC模块电路和ATT模块电路后，与二级放大电路连接。两个模块分别用于接收MCU发送的AGC控制信号和ATT控制信号。AGC模块电路的具体结构，如图11所示，AGC模块电路主要由电容C25、二极管四元组D1、电感L3、电容C24、电容C44、电阻R16、电容C27、电阻R20、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C22、电阻R21、电阻R22、电容C28和电容C29组成。电容C25的一端连接一级放大电路、另一端连接二极管四元组D1的引脚3，该引脚3通过电阻R16接地。二极管四元组D1的引脚2通过电感L3连接MCU的AGC控制信号口。电感L3与AGC控制信号口之间通过电容C24接地。二极管四元组D1的引脚1通过电容C44连接ATT模块电路、通过电阻R22接地。二极管四元组D1的引脚4通过电容C27接地，同时该引脚4依次串联电阻R20、电阻R18、电阻R17后接电源，电阻R20与电阻R18之间通过电容C29接地，电阻R18与电阻R17之间通过电阻R19接地，电阻R17与电源之间通过电容C22接地。二极管四元组D1的引脚5通过电容C28接地，同时该引脚5通过电阻21连接在电阻R20、电阻R18之间。

ATT模块电路的具体结构，如图4所示，主要由二极管四元组D2、电感L4、电容C31、电容C35、电阻R23、电容C32、电阻R27、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电容R28、电阻R29、电容C33和电容C34组成。二极管四元组D2的引脚3连接电容C44，该引脚3通过电阻R23接地。二极管四元组D2的引脚2通过电感L4连接MCU的ATT控制信号口。电感L4与ATT控制信号口之间通过电容C31接地。二极管四元组D2的引脚1通过电容C35连接二级放大电路、通过电阻R29接地。二极管四元组D2的引脚4通过电容C32接地，同时该引脚4依次串联电阻R27、电阻R26、电阻R24后接电源，电阻R27与电阻R26之间通过电容C33接地，电阻R26与电阻R24之间通过电阻R25接地，电阻R24与电源之间通过电容C22接地。二极管四元组D2的引脚5通过电容C34接地，同时该引脚5通过电阻28连接在电阻R27、电阻R26之间。

二级放大电路的具体结构如图12所示，其结构与一级放大电路类似，主要由放大芯片IC2、电感L5、电容C36、电容C30、电阻R30、电阻R31组成。放大芯片IC2的输入端连接ATT模块电路的电容C35，该输入端还依次串接电阻R30、电容C36后接地。放大芯片IC2的输出端连接信号采集电路，同时该端还依次通过电感L5、电阻R31后连接电源。电感L5、电阻R31之间通过电容C36接地。电阻R31与电源之间通过电容C30接地。

RF信号采集电路的具体结构如图13所示，其由电容C37、芯片CX、电阻R34、电容C39、电容C38组成。电容C37的一端连接二级放大电路、另一端连接芯片CX的输入端，芯片CX的输出端通过电容C38输出RF射频信号。芯片CX的另一个输出端连接RF电平检测电路的IC芯片的引脚1。

家用光接收机的MCU采用MINI54ZDE型号的MCU，如图14所示，也可采用8051、PIC、AVR、Cortex-M0/M0+,Cortex-M3、Cortex-M4等实现动态的AGC、ATT功能。

采样MINI54ZDE型号的MCU时，需要搭建相应的连接电路，如：MCU的外部时钟输入电路，见图15，由Y1提供晶振信号；MCU的复位重置电路，见图16；MCU的系统输入电路，见图17，该输入电路主要采用ONU(即光网络单元)的MCU；MCU的I2C电路，见图18；MCU的ADC信号输入电路，见图19，该输入电路主要用于接收光功率检测电路发送的信号以及RF电平检测电路发送的信号；MCU的ADC信号输入接口的接地电路，见图20。该MCU的OPTIC_AGC信号输出引脚和RF_ATT信号输出引脚分别与数控衰减器的AGC模块电路和ATT模块电路连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，用于管理型家用光接收机，该接收机包括光电转换电路和数控衰减器，其特征在于，该控制电路包括光功率检测电路、MCU和AGC信号传输电路，所述光功率检测电路的输入端与光电转换电路连接、输出端与MCU的光功率信号输入口连接，所述MCU的AGC控制信号输出端通过AGC信号传输电路与数控衰减器的AGC控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，其特征在于，所述AGC信号传输电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、放大器U1、电阻R4、电阻R5、电容C3、电容C4和放大器U2，所述电阻R1的一端连接电源、另一端依次通过电阻R2、电阻R3连接放大器U1的正向输入端，所述电阻R2、电阻R3之间通过电容C1接地，所述放大器U1的正向输入端通过电容C2接地，所述电阻R4和电容C3并联在放大器U1自身的反向输入端与输出端之间，所述放大器U1的反向输入端通过电阻R5接地，所述放大器U1的输出端连接放大器U2的正向输入端，所述放大器U2的反向输入端与其输出端连接，所述放大器U1的输出端与放大器U2的正向输入端之间通过电容C4接地。

3.根据权利要求2所述的一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，其特征在于，所述电容C4为可变电容。

4.根据权利要求1所述的一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，其特征在于，所述光功率检测电路包括电阻R35、放大器U5、电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R12、电容C15、电阻R11、电容C16和放大器U6，所述放大器U5的输出端连接电阻R35、正向输入端通过电阻R36连接放大器U6的输出端、反向输入端通过电阻R38接地，所述电阻R37的一端接电源、另一端连接放大器U5的反向输入端，所述电容C15、电阻R12并联在放大器U6自身的输出端与反向输入端之间，所述放大器U6的反向输入端通过电阻R11接地，所述放大器U6的正向输入端通过电容C16接地。

5.根据权利要求1所述的一种管理型家用光接收机的AGC控制电路，其特征在于，所述MCU采用MINI54ZDE型号的MCU。