CN207490901U - 应用于光通信的自动功率调节电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种应用于光通信的自动功率调节电路，包括：包括光发射电路、光电转换电路、功率调节反馈电路；所述光电转换电路接收光发射电路发射的光信号，所述光电转换电路的输出端连接功率调节反馈电路，所述功率调节反馈电路的输出端连接光发射电路的控制端。本实用新型将光电转换得到的电压与窗口比较器的阈值进行比较，模拟部分的比较器会输出相应信号到数字逻辑电路，之后输出十二位的数据到偏置电流电路中，来调整发光二极管的偏置电流以改变发光二极管的发射光功率，最终令光电二极管输出的电压信号保持在窗口共模电平附近，从而将发光二极管的发射光功率稳定保持在设定范围内，保持通信质量。

Description

应用于光通信的自动功率调节电路

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，特别涉及一种应用于光通信的自动功率调节电路。

背景技术

在现代通信系统中，光纤通信因其信息容量大，中继距离长，传输速度快等优点被广泛的应用于高速率传输系统中，其中最重要的两个器件是发光二极管和光电二极管，前者作为光纤通信系统中的发射部分，将电流转化为光功率输出；而后者为接收部分，将接收到的光功率转换成电信号。对于发光二极管，其发光功率受外界环境的影响很大且没有一致性，这必然会导致通信质量的下降，因此需要引入自动功率调节电路，在温度工艺等参数变化的时候保持发光二极管的发射功率在一定范围内。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种应用于光通信的自动功率调节电路，解决发光二极管的发光功率受外界环境的影响很大，会导致通信质量下降的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种应用于光通信的自动功率调节电路，包括光发射电路、光电转换电路、功率调节反馈电路；所述光电转换电路接收光发射电路发射的光信号，所述光电转换电路的输出端连接功率调节反馈电路，所述功率调节反馈电路的输出端连接光发射电路的控制端；

具体的，所述光发射电路包括发光二极管、偏置电流电路，所述发光二极管连接偏置电流电路，功率调节反馈电路包括滤波电路、电流镜像电路、窗口比较器、数字逻辑电路、基准产生电路，所述光电转换电路连接电流镜像电路的输入端，所述电流镜像电路的输出端连接滤波电路，所述滤波电路连接窗口比较器，所述窗口比较器连接数字逻辑电路，所述基准产生电路连接窗口比较器的阈值设定端，所述数字逻辑电路的输入端连接偏置电流电路的控制端。

进一步的，所述偏置电流电路由多个并联的偏置电流源组成，每个偏置电流源的一端分别串联一接地的控制开关，每个偏置电流源的另一端都接发光二极管的阴极。

进一步的，所述光电转换电路由光电二极管和电阻组成，且光电二极管与电阻串联。

进一步的，所述电流镜像电路由两个栅极串联的MOS管组成，一个MOS管与所述光电转换电路的输入端连接，另一个MOS管与所述滤波电路。

进一步的，所述滤波电路由多个电阻组成，且每个电阻的一端分别串联一电阻开关，每个电阻的另一端接所述电流镜像电路的输出端、所述窗口比较器的输入端。

进一步的，所述窗口比较器有多个，每个所述窗口比较器的阈值设定端都分别连接所述基准产生电路，每个所述窗口比较器的输出端都分别连接所述数字逻辑电路。

进一步的，所述电流镜像电路的输出端连接其中一个所述窗口比较器的输入端。

本实用新型的应用于光通信的自动功率调节电路具有以下有益效果：

1、本实用新型设置滤波电路，通过滤波电路消除此电信号上的噪声分量，大大提高了调节精度。

2、本实用新型将光电转换得到的电压与窗口比较器的阈值进行比较，模拟部分的比较器会输出相应信号到数字逻辑电路，之后输出十二位的数据到偏置电流电路中，来调整发光二极管的偏置电流以改变发光二极管的发射光功率，最终令光电二极管输出的电压信号保持在窗口共模电平附近，从而将发光二极管的发射光功率稳定保持在设定范围内，保持通信质量，解决发光功率受外界环境的影响很大，会导致通信质量下降的问题。

3、本实用新型的电流镜像电路输出的电压通过滤波电路中的电阻转换成电压，再由电阻开关控制光电二极管的检测范围，电阻越小，能检测的范围越大。

4、本实用新型的电路结构以及控制原理简单，可以大范围推广使用。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的电路架构图；

图3为本实用新型的光电二极管的输出电流在光功率调节时的变化曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种应用于光通信的自动功率调节电路，参考附图1所示，包括光发射电路1、光电转换电路2、功率调节反馈电路3；光电转换电路1接收光发射电路1发射的光信号，光电转换电路2的输出端连接功率调节反馈电路3，功率调节反馈电路3的输出端连接光发射电路1的控制端。

具体的，光发射电路1包括发光二极管D1、偏置电流电路IS，发光二极管D1连接偏置电流电路IS，功率调节反馈电路3包括滤波电路V、电流镜像电路M、窗口比较器EA、数字逻辑电路APC、基准产生电路REF，光电转换电路1连接电流镜像电路M的输入端，电流镜像电路M的输出端连接滤波电路V，滤波电路V连接窗口比较器EA，窗口比较器EA连接数字逻辑电路APC，基准产生电路REF连接窗口比较器EA的阈值设定端，数字逻辑电路APC的输入端连接偏置电流电路IS的控制端。

偏置电流电路IS由多个并联的偏置电流源组成，每个偏置电流源的一端分别串联一接地的控制开关，每个偏置电流源的另一端都接发光二极管的阴极。

光电转换电路1由光电二极管D2和电阻组成，且光电二极管D2与电阻串联。

电流镜像电路M由两个栅极串联的MOS管(M1和M2)组成，一个MOS管M1与光电转换电路1的输入端连接，另一个MOS管M2与滤波电路V。电流镜像电路M将镜像电流I_MON并经由电阻转换成电压VMON，电阻开关I_MON_RG<4:0>能够控制光电二极管的检测范围，电阻越小，能检测的范围越大。

滤波电路V由多个电阻组成，且每个电阻的一端分别串联一电阻开关，每个电阻的另一端接电流镜像电路M的输出端、窗口比较器EA的输入端。

窗口比较器EA有多个，每个窗口比较器EA的阈值设定端都分别连接基准产生电路REF，每个窗口比较器EA的输出端都分别连接数字逻辑电路APC。

图1中，窗口比较器优选3个，需要说明的是，上述优选数值并不是为了限制本实用新型的范围。图1中，滤波电路V的连接窗口比较器EA2的负极输入端，窗口比较器EA3的正极输入端与窗口比较器EA1的负极输入端连接，窗口比较器EA2的正极输入端、窗口比较器EA3的负极输入端、窗口比较器EA1的正极输入端都分别与基准产生电路REF连接，窗口比较器EA1、窗口比较器EA2、窗口比较器EA3的输入端都分别与数字逻辑电路APC连接。其中基准产生电路REF输出光电转换得到的电压VMON的稳定比较值APC_SET和窗口阈值APC_WINP、APC_WINN。

电流镜像电路M的输出端连接其中一个窗口比较器EA的输入端。

数字逻辑电路APC输出十二位的数据给偏置电流电路IS，来调整发光二极管D1的偏置电流以改变发光二极管D1的发射光功率，最终令光电转换电路输出的电压信号保持在窗口共模电平附近，从而将发光二极管D1的发射光功率稳定保持在设定范围内。

发光二极管D1的偏置电流受功率调节反馈电路控制，偏置电流从初始位置开始先经过大步查找进入窗口比较器EA，再经过中步查找靠近稳态点，最后以慢步查找的形式动态稳定在设定范围内。

发光二极管D1功率随着环境状态的变化而产生变化时，光电转换电路通过光电转换得到的电压值也会改变，数字逻辑电路APC则会以慢步模式持续进行查找调节并使光电转换得到的电压值稳定回到设定值。

工作原理：发光二极管D1的发射功率由偏置电流ISNK决定，接收端的光电转换电路(即光电二极管D2和电阻)完成光信号到电信号的转换，然后通过滤波电路V消除此电信号上的噪声分量，将光电转换得到的电压VMON与窗口比较器(EA1、EA2、EA3)的阈值(APC_WINP、APC_SET、APC_WINN)进行比较，模拟部分的比较器会输出相应信号到数字逻辑电路APC，之后输出十二位的数据apc_counter<11:0>来调整发光二极管D1的偏置电流ISNK以改变发光二极管D1的发射光功率，最终令光电二极管D2输出的电压信号VMON保持在窗口共模电平VAPC_SET附近，从而将发光二极管D1的发射光功率稳定保持在设定范围内。

图2为光电二极管输出电流IMON在光功率调节时的变化曲线图，发光二极管D1的初始电流由初始位置Bias_set设定，变化步长和每步时间由数字逻辑电路APC控制。相比传统的纯模拟调节方案，加入数字电路可以实现多段式的调节，建立时间更加的迅速和准确，其工作过程如图2所示，偏置电流ISNK受自动功率调节电路控制，I_MON电流从初始位置Bias_set开始先经过大步查找进入窗口，再经过中步查找靠近稳态点，最后以慢步查找的形式动态稳定在设定值APC_SET，正常建立后，随着环境状态的变化引起发光二极管D1功率变化，光电转换得到的电压值VMON会改变，数字逻辑电路APC会以慢步模式持续进行查找调节并使光电转换得到的电压值VMON稳定回设定范围APC_SET内。其中MOS管M1和M2组成电流镜，REF为基准产生电路，输出VMON的稳定比较值APC_SET和窗口阈值APC_WINP、APC_WINN。

本实用新型将光电转换得到的电压与窗口比较器的阈值进行比较，模拟部分的比较器会输出相应信号到数字逻辑电路，之后输出十二位的数据到偏置电流电路中，来调整发光二极管的偏置电流以改变发光二极管的发射光功率，最终令光电二极管输出的电压信号保持在窗口共模电平附近，从而将发光二极管的发射光功率稳定保持在设定范围内，保持通信质量，解决发光功率受外界环境的影响很大，会导致通信质量下降的问题。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (7)

1.一种应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于，包括光发射电路、光电转换电路、功率调节反馈电路；所述光电转换电路接收光发射电路发射的光信号，所述光电转换电路的输出端连接功率调节反馈电路，所述功率调节反馈电路的输出端连接光发射电路的控制端；

具体的，所述光发射电路包括发光二极管、偏置电流电路，所述发光二极管连接偏置电流电路，功率调节反馈电路包括滤波电路、电流镜像电路、窗口比较器、数字逻辑电路、基准产生电路，所述光电转换电路连接电流镜像电路的输入端，所述电流镜像电路的输出端连接滤波电路，所述滤波电路连接窗口比较器，所述窗口比较器连接数字逻辑电路，所述基准产生电路连接窗口比较器的阈值设定端，所述数字逻辑电路的输入端连接偏置电流电路的控制端。

2.如权利要求1所述的应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于：所述偏置电流电路由多个并联的偏置电流源组成，每个偏置电流源的一端分别串联一接地的控制开关，每个偏置电流源的另一端都接发光二极管的阴极。

3.如权利要求1所述的应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于：所述光电转换电路由光电二极管和电阻组成，且光电二极管与电阻串联。

4.如权利要求1所述的应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于：所述电流镜像电路由两个栅极串联的MOS管组成，一个MOS管与所述光电转换电路的输入端连接，另一个MOS管与所述滤波电路。

5.如权利要求1所述的应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于：所述滤波电路由多个电阻组成，且每个电阻的一端分别串联一电阻开关，每个电阻的另一端接所述电流镜像电路的输出端、所述窗口比较器的输入端。

6.如权利要求1所述的应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于：所述窗口比较器有多个，每个所述窗口比较器的阈值设定端都分别连接所述基准产生电路，每个所述窗口比较器的输出端都分别连接所述数字逻辑电路。

7.如权利要求6所述的应用于光通信的自动功率调节电路，其特征在于：所述电流镜像电路的输出端连接其中一个所述窗口比较器的输入端。