CN217904369U - 光模块接收端初级信号放大电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及通信技术领域，尤其是提供一种光模块接收端初级信号放大电路，包括：光电二极管PD的负极与电源电路连接，正极输出至线性放大电路；线性放大电路包括运算放大器U1、跨接在运算放大器U1反向输入端和输出端的电阻R2以及分别与电阻R2并联连接的二极管D1和电容C2：运算放大器U1的反向输入端与二极管D1的正极、电阻R2的输入端、电容C2的输入端连接，运算放大器U1的正输入端与门限电路连接；运算放大器U1的输出端与二极管D1的负极、电阻R2的输出端、电容C2的输出端连接。其目的在于，用以解决背景技术中超低速率光模块接收电路存在的饱和、灵敏度矛盾的问题。

Description

光模块接收端初级信号放大电路

技术领域

本实用新型涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种光模块接收端初级信号放大电路。

背景技术

光模块接收电路通常又称光电检测部分电路，其主要由初级信号放大电路和次级信号放大电路组成。其中初级信号放大电路通常是一个跨阻放大器TIA，次级放大电路是一个限幅放大器LA。

目前，在部分工业生产中，相关设备的状态信号、工作参数及控制信号传输的通信速率通常需要几十兆赫兹，但在低频通信中往往需要支持较低的数据传输速率，甚至要求支持到直流DC(0Hz)，这样的低频信号即使进行了信道编码，其通信速率也依旧很低，目前还没有可以支持到DC的跨阻放大器，在制作需要支持到DC速率的光模块接收电路时采用运算放大器搭建分离方案的初级信号放大电路。

由于现有专用跨阻放大器芯片的AGC自动增益控制带来的低频截止问题导致光模块无法在极低速率的通信系统中正常工作，这种极低速率通信需要通信速率可支持到直流DC的光模块。然而这种速率可支持到DC的光模块，其接收部分初级信号放大电路在设计上选择使用运算放大器和相关参考门限设置电路及输入输出匹配电路实现对光电检测二极管输出的小信号做初级放大，但实际运用中由于运算放大器本身特性，导致运算放大器很难一直工作在线性区，当运算放大器工作点达到饱和区和截止区的时候，会造成光模块实际工作的动态范围很窄，在接近饱和区和截止区的时候运算放大器输出会出现占空比失真，导致光模块接收端饱和与灵敏度不满足实际应用需求。

综上所述，现有光模块接收饱和与接收灵敏度无法同时满足要求，接收灵敏度动态范围窄，无法满足客户端实际应用，为此，我们提出一种光模块接收端初级信号放大电路。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光模块接收端初级信号放大电路，用以解决背景技术中超低速率光模块接收电路存在的饱和、灵敏度矛盾的问题。

本实用新型实施例提供了一种光模块接收端初级信号放大电路，包括：光电二极管PD的负极与电源电路连接，正极输出至线性放大电路；线性放大电路包括运算放大器U1、跨接在运算放大器U1反向输入端和输出端的电阻R2以及分别与电阻R2并联连接的二极管D1和电容C2：运算放大器 U1的反向输入端与二极管D1的正极、电阻R2的输入端、电容C2的输入端连接，运算放大器U1的正向输入端与门限电路连接；运算放大器U1的输出端与二极管D1的负极、电阻R2的输出端、电容C2的输出端连接。

进一步地，电源电路包括：电阻R1，输入端与电源连接，输出端与光电二极管PD的负极连接；电容C1，输入端与电阻R1的输出端连接，输出端接地。

进一步地，运算放大器U1的输出端与电阻R4的输入端连接，电阻R4 的输出端与电容C4的输入端连接，电容C4的输出端接地。

进一步地，门限电路包括电阻R3和电容C3：电阻R3的输出端与运算放大器U1的正向输入端连接，电阻R3的输入端与参考电压连接；电容C3 的输入端与电阻R3的输出端连接，电容C3的输出端接地。

本实用新型的有益效果包括：

1.本实用新型通过在运算放大器U1的反向输入端和输出端并联二极管，运用并联二极管分流，进而使运算放大器U1长期工作在线性区，以解决超低速光模块接收电路本身存在的饱和、灵敏度矛盾问题。结合跨阻的调整选择，保证高灵敏度的同时，提高光模块的饱和灵敏度，还可有效改善占空比失真问题和饱和与灵敏度的矛盾问题，并且可根据实际应用需要，配置相应跨阻和并联电容参数，设置所需通信带宽，有效提高传输距离，满足终端客户应用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的初级信号放大电路结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的初级信号放大电路电流路径示意图；

图3为本实用新型实施例提供的初级信号放大电路中去除二极管的电流路径示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本公开至少一实施例提供的一种光模块接收端初级信号放大电路，包括：光电二极管PD的负极与电源电路连接，正极输出至线性放大电路；线性放大电路包括运算放大器U1、跨接在运算放大器U1反向输入端和输出端的电阻R2以及分别与电阻R2并联连接的二极管D1和电容C2：运算放大器U1的反向输入端与二极管D1的正极、电阻R2的输入端、电容C2的输入端连接，运算放大器U1的正向输入端与门限电路连接；运算放大器 U1的输出端与二极管D1的负极、电阻R2的输出端、电容C2的输出端连接。

本公开实施例所提供的初级信号放大电路，其中电阻R2是跨接在运算放大器U1反向输入端和输出端的跨阻，二极管D1和电容C2与电阻R2 并联，构成一个初级信号放大电路，以使运算放大器U1长期工作在线性区，从而有效改善光模块饱和和灵敏度的矛盾问题。

图1为本实用新型实施例提供的初级信号放大电路结构示意图；

例如，如图1所示，电源电路包括：电阻R1，输入端与电源连接，输出端与光电二极管PD的负极连接；电容C1，输入端与电阻R1的输出端连接，输出端接地；上述电阻R1和电筒C1组成第一RC滤波网络，可提供稳定的供电电压。

例如，同样如图1所示，运算放大器U1的输出端与电阻R4的输入端连接，电阻R4的输出端与电容C4的输入端连接，电容C4的输出端接地。

例如，同样如图1所示，门限电路包括电阻R3和电容C3：电阻R3的输出端与运算放大器U1的正向输入端连接，电阻R3的输入端与参考电压连接；电容C3的输入端与电阻R3的输出端连接，电容C3的输出端接地；上述电阻R3和电容C3组成第二RC滤波网络，为运算放大器U1的正向输入端提供稳定的参考门限。

图2为本实用新型实施例提供的初级信号放大电路电流路径示意图；

下面通过图2对初级放大电路的具体工作原理进行说明：如图2所示，利用二极管D1具备的低导通电压特性，当输入到光模块接收端ROSA的光功率增大时，光电二极管PD输出的光电流增大，即I1会增大，此时只有小部分电流通过电阻R2，大部分电流则是通过二极管D1，即此时I1＝I2+I3， Vout＝VERF-I3*R2；由于大部分电流经过二极管D1，所以I3会始终保持在一个相对较小值，如此当光模块接收端ROSA接收到的光功率增大、光电二极管PD输出的光电流增大时，运算放大器U1也能维持其工作在线性放大区，不会达到饱和点，有效提高了光模块接收端饱和灵敏度。

图3为本实用新型实施例提供的初级信号放大电路中去除二极管的电流路径示意图。

为体现出区别，下面通过图3对去除二极管D1的具体工作原理进行说明：如图3所示，通过运算放大器U1的工作特性可知，其反向输入端电压＝同相输入端电压＝VREF，流过电阻R2的电流I3等于光电二极管PD正极输出的光电流I1，运算放大器U1输出端电压则为：Vout＝VREF-I3*R2＝VREF-I1*R2，此时当输入到光模块接收端ROSA光功率增大时，光电二极管PD输出光电流增大，当I3*R2大于VREF时，运算放大器U1工作在饱和区，光模块接收灵敏度饱和，无法正常调解输出信号。

综上所示，本实施所提供的光模块接收端初级信号放大电路，通过在运算放大器U1的反向输入端和输出端并联二极管D1，使运算放大器U1 长期工作在线性区，进而解决光模块接收电路本身存在的饱和、灵敏度矛盾问题，结合跨阻的调整选择，保证高灵敏度的同时，提高光模块的饱和灵敏度，还可有效改善占空比失真问题和饱和与灵敏度的矛盾问题。

除了上述描述之外，有以下几点需要说明：

(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

(2)在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.光模块接收端初级信号放大电路，其特征在于，包括：

光电二极管PD的负极与电源电路连接，正极输出至线性放大电路；

线性放大电路包括运算放大器U1、跨接在运算放大器U1反向输入端和输出端的电阻R2以及分别与电阻R2并联连接的二极管D1和电容C2：

运算放大器U1的反向输入端与二极管D1的正极、电阻R2的输入端、电容C2的输入端连接，运算放大器U1的正向输入端与门限电路连接；

运算放大器U1的输出端与二极管D1的负极、电阻R2的输出端、电容C2的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的初级信号放大电路，其特征在于，电源电路包括：

电阻R1，输入端与电源连接，输出端与光电二极管PD的负极连接；

电容C1，输入端与电阻R1的输出端连接，输出端接地。

3.根据权利要求1所述的初级信号放大电路，其特征在于，运算放大器U1的输出端与电阻R4的输入端连接，电阻R4的输出端与电容C4的输入端连接，电容C4的输出端接地。

4.根据权利要求1所述的初级信号放大电路，其特征在于，门限电路包括电阻R3和电容C3：

电阻R3的输出端与运算放大器U1的正向输入端连接，电阻R3的输入端与参考电压连接；

电容C3的输入端与电阻R3的输出端连接，电容C3的输出端接地。

Images