CN204559585U - 应用于光接收机前端tia带rssi的分相电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，包括：跨阻放大器、镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络和电流镜；其中镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络构成负反馈网络；所述跨阻放大器将光电流信号转化为单端电压信号输入所述高速差分电路；所述高速差分电路输出的全差分电压信号经过低通差分反馈网络后输出光电流均值信号分别输入镜像跨阻放大器和电流镜；所述镜像跨阻放大器输出单端电压信号的直流分量至所述高速差分电路，所述电流镜输出光电流均值信号。

Description

应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及跨阻放大器的分相电路。

背景技术

跨阻放大器是将电流信号转化成电压信号并加以放大的电子电路，常作为光通信接收芯片的前端电路，为了降低对电源与地噪声的敏感度，转化的电信号必须为差分信号。因此在跨阻放大电路里面，为了把单端的电信号转化成差分信号，需要一个单转双电路，即分相电路。

而光功率监测功能即RSSI功能，是目前TIA产品必要的功能，它的目的在于通过检测PD的光生电流来监控光功率。典型的分相电路和光功率检测电路如图1所示，这两个功能电路是相对独立的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的主要技术问题是提供应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，将分相电路和光功率监测集成在一个电路中。

为了解决上述的技术问题，本实用新型提供了应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，包括：跨阻放大器、镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络和电流镜；其中镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络构成负反馈网络；

所述跨阻放大器将光电流信号转化为单端电压信号输入所述高速差分电路；所述高速差分电路输出的全差分电压信号经过低通差分反馈网络后输出光电流均值信号分别输入镜像跨阻放大器和电流镜；所述镜像跨阻放大器输出单端电压信号的直流分量至所述高速差分电路，所述电流镜输出光电流均值信号。

在一较佳实施例中：所述镜像跨阻放大器的输出端通过第一电容C1接地，消除镜像跨阻放大器输出的直流电压信号中的噪声。

在一较佳实施例中：所述电流镜为四个MOS管M₀'，M₁'与M₀，M₁组成的共源共栅电流镜；所述电流镜的MON端与地端直接连接一阻性负载。

在一较佳实施例中：所述高速差分电路包括第一运放I0和第二运放I1，所述第二运放I1的两个输出端分别通过一电阻Rf与低通差分反馈网络连接。

在一较佳实施例中：所述低通差分反馈网络包括第三运放I2、第四运放I3和第五运放I4，所述第三运放I2的两个输入端和输出端直接分别连接第二电容Cf，第五运放I4的输出端通过一补偿电容C2接地。

相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：

本实用新型提供了应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，能够同时实现将光电流信号转化成全差分电压信号和监测光电流均值两个功能，简化了电路并且缩小了芯片面积。并且本实用新型采用了在PINA端检测光电流均值的方式，兼容适用于VPD与APD的封装形式。

附图说明

图1为现有技术的电路图；

图2为本实用新型实施例中原理逻辑图；

图3为本实用新型实施例中电路结构图。

具体实施方式

下文结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

参考图2，应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，包括：跨阻放大器、镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络和电流镜；其中镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络构成负反馈网络；

所述跨阻放大器将光电流信号转化为单端电压信号输入所述高速差分电路；所述高速差分电路输出的全差分电压信号经过低通差分反馈网络后输出光电流均值信号分别输入镜像跨阻放大器和电流镜；所述镜像跨阻放大器输出单端电压信号的直流分量至所述高速差分电路，所述电流镜输出光电流均值信号。

进一步参考图3，本实施例中，所述镜像跨阻放大器的输出端通过第一电容C1接地，消除镜像跨阻放大器输出的直流电压信号中的噪声。

所述电流镜为四个MOS管M₀'，M₁'与M₀，M₁组成的共源共栅电流镜；所述电流镜的MON端与地端直接连接一阻性负载。

所述高速差分电路包括第一运放I0和第二运放I1，所述第二运放I1的两个输出端分别通过一电阻Rf与低通差分反馈网络连接。

所述低通差分反馈网络包括第三运放I2、第四运放I 3和第五运放I4，所述第三运放I2的两个输入端和输出端直接分别连接第二电容Cf，第五运放I4的输出端通过一补偿电容C2接地。

上述电路的工作原理为：光电探测器PD的光生电流I_PD,它是一个随机二位数字信号，设为其平均值。跨阻放大器把电流信号转化成单端电压信号V_net1,设为其均值。设高速差分电路的增益为A_hs，I₂,I₃的增益A₂A₃，M₀的跨导为g_M0，跨阻放大器与镜像跨阻放大器的跨阻为R_TIA，设整个负反馈网络的环路增益为A_LG。可以得到：

A_LG＝-A_hs*A₂*A₃*g_M0*R_TIA

$V_{\mathrm{net}2}=\left(\frac{\left|A_{\mathrm{LG}}\right|}{1+\left|A_{\mathrm{LG}}\right|}\right)*\stackrel{\‾}{V_{\mathrm{net}1}}\≈\stackrel{\‾}{V_{\mathrm{net}1}}$

$I_{\mathrm{MON}}={I_{\mathrm{MON}}}^{\′}=\left(\frac{\left|A_{\mathrm{LG}}\right|}{1+\left|A_{\mathrm{LG}}\right|}\right)*\stackrel{\‾}{I_{\mathrm{PD}}}\≈\stackrel{\‾}{I_{\mathrm{PD}}}$

因此OUTP与OUTN将输出平衡全差分信号，由于负反馈的作用，OUTP与OUTN的直流失调会被抑制，电流镜会监测出光电流信号的平均值。

环路的增益带宽积决定了整个电路的下限截止频率：

$f_{L\_-3\mathrm{dB}}=\mathrm{GBW}=\frac{A_{\mathrm{hs}}*A_3*g_{M0}*R_{\mathrm{TIA}}}{2\mathrm{\π}*R_f*C_f}$

因此，上述的应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，能够同时实现将光电流信号转化成全差分电压信号和监测光电流均值两个功能，简化了电路并且缩小了芯片面积。并且本实用新型采用了在PINA端检测光电流均值的方式，兼容适用于VPD与APD的封装形式。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，其特征在于包括：跨阻放大器、镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络和电流镜；其中镜像跨阻放大器、高速差分电路、低通差分反馈网络构成负反馈网络；

所述跨阻放大器将光电流信号转化为单端电压信号输入所述高速差分电路；所述高速差分电路输出的全差分电压信号经过低通差分反馈网络后输出光电流均值信号分别输入镜像跨阻放大器和电流镜；所述镜像跨阻放大器输出单端电压信号的直流分量至所述高速差分电路，所述电流镜输出光电流均值信号。

2.根据权利要求1所述的应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，其特征在于：所述镜像跨阻放大器的输出端通过第一电容C1接地，消除镜像跨阻放大器输出的直流电压信号中的噪声。

3.根据权利要求1所述的应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，其特征在于：所述电流镜为四个MOS管M₀'，M₁'与M₀，M₁组成的共源共栅电流镜；所述电流镜的MON端与地端直接连接一阻性负载。

4.根据权利要求1所述的应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，其特征在于：所述高速差分电路包括第一运放I0和第二运放I1，所述第二运放I1的两个输出端分别通过一电阻Rf与低通差分反馈网络连接。

5.根据权利要求4所述的应用于光接收机前端TIA带RSSI的分相电路，其特征在于：所述低通差分反馈网络包括第三运放I2、第四运放I3和第五运放I4，所述第三运放I2的两个输入端和输出端直接分别连接第二电容Cf，第五运放I4的输出端通过一补偿电容C2接地。