CN221058299U - 一种光模块及其减小脉宽失真的光电转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光模块及其减小脉宽失真的光电转换电路，光电转换电路包括跨阻放大器和光接收单元；跨阻放大器包括运算放大器和反馈电阻，运算放大器的V+管脚连接正电压，运算放大器的V‑管脚连接负电压；反馈电阻连接运算放大器的第一输入端和输出端；光接收单元连接运算放大器的第一输入端和负电压，运算放大器的第二输入端接地。本实用新型的光电转换电路在一级放大基础上有效地改善了光接收模块的脉宽失真问题，仅增加少量元器件，达到了性能改善的效果，对产品的小型化与成本影响较小，增强了产品的竞争力。另外，本实用新型还能善上升沿、下降沿的传输延时。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信设备技术领域，尤其是一种光模块及其减小脉宽失真的光电转换电路。
背景技术
随着通信系统的发展，现在的通信网络需要做到超高速率、超高数据密度、超低时延等。然而目前无线频谱基本已被全部利用，开发高频段是现阶段通信网络的发展重点。因此，光纤通信成为了现今的研究热点。
目前，发光二极管（Light Emitting Diode，LED）的普及率逐渐增高，并且LED造价低、阈值电流低，将LED用于通信系统可节约成本和资源，所以将LED用于通信有很强的应用性。
虽然LED用于通信有一系列优点，但是在实际利用LED进行通信时，还会存在一系列的问题。例如，由于LED自身结构问题，其发射角较大，在与光纤耦合过程中损耗较大，导致输出光功率较小。且在光信号传输过程中不可避免地产生损耗，对使用PIN的光接收模块的灵敏度要求较高，是一个不小的挑战。对于高接收灵敏度的光接收模块，若接收电路采用一级放大时，使用元器件较少，可靠性更高，可实现小型化，然而脉宽失真过大。而采用多级放大时，则会增加传输延时，元器件过多，影响小型化。
本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。
发明内容
本实用新型提出了一种减小脉宽失真的光电转换电路，解决了现有光电转换电路采用一级放大实现小型化时存在脉宽失真过大的技术问题。
为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
一种减小脉宽失真的光电转换电路，所述光电转换电路包括跨阻放大器和光接收单元；
所述跨阻放大器包括：
运算放大器，所述运算放大器的V+管脚连接正电压，所述运算放大器的V-管脚连接负电压；
反馈电阻，所述反馈电阻连接所述运算放大器的第一输入端和输出端；
所述光接收单元连接所述运算放大器的第一输入端和负电压，所述运算放大器的第二输入端接地。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述运算放大器的供电电压为V，所述正电压与所述负电压的差为所述供电电压。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述正电压的数值等于所述负电压的数值。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述运算放大器的供电电压为V，所述正电压的数值等于所述负电压的数值等于所述供电电压的一半。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述正电压通过电容C1接地。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述负电压通过电容C2接地。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述跨阻放大器包括反馈电容Cf，所述反馈电容Cf连接所述运算放大器的第一输入端和输出端。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述光电接收单元包括二极管，所述二极管的正极连接所述负电压，所述二极管的负极连接所述运算放大器的第一输入端。
如上所述的减小脉宽失真的光电转换电路，所述运算放大器的第一输入端为负输入端，所述运算放大器的第二输入端为正输入端。
一种光模块，所述光模块包括壳体和位于壳体内的根据上述的光电转换电路。
与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：一种减小脉宽失真的光电转换电路包括跨阻放大器和光接收单元；跨阻放大器包括运算放大器和反馈电阻，运算放大器的V+管脚连接正电压，运算放大器的V-管脚连接负电压；反馈电阻连接运算放大器的第一输入端和输出端；光接收单元连接运算放大器的第一输入端和负电压，运算放大器的第二输入端接地。本实用新型的光电转换电路在一级放大基础上有效地改善了光接收模块的脉宽失真问题，仅增加少量元器件，达到了性能改善的效果，对产品的小型化与成本影响较小，增强了产品的竞争力。另外，本实用新型还能善上升沿、下降沿的传输延时。本实用新型可以实现基于LED光源的光电转换模块的性能改善，实现光模块产品的设计与开发，满足通信传输需求。
本实用新型光模块包括壳体和位于壳体内的光电转换电路，光电转换电路包括跨阻放大器和光接收单元；跨阻放大器包括运算放大器和反馈电阻，运算放大器的V+管脚连接正电压，运算放大器的V-管脚连接负电压；反馈电阻连接运算放大器的第一输入端和输出端；光接收单元连接运算放大器的第一输入端和负电压，运算放大器的第二输入端接地。本实用新型的光电转换电路在一级放大基础上有效地改善了光接收模块的脉宽失真问题，仅增加少量元器件，达到了性能改善的效果，对产品的小型化与成本影响较小，增强了产品的竞争力。另外，本实用新型还能善上升沿、下降沿的传输延时。本实用新型可以实现基于LED光源的光电转换模块的性能改善，实现光模块产品的设计与开发，满足通信传输需求。
结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据实施例的减小脉宽失真的光电转换电路的原理图。
图2为根据实施例的减小脉宽失真的光电转换电路的电路图。
图3为根据实施例光功率与脉宽失真特性曲线图。
图4为现有技术光功率与脉宽失真特性曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
随着输入进探测器的光功率不同，其上升下降沿的传输延时有较大的变化，因此导致了脉宽失真问题。针对此问题进行分析，单电源运算放大器的开启时间过长，导致上升沿传输延时较大，在光功率较弱时产生了较大的失真。基于此，本实施例光电转换电路使用双电源运算放大器，运算放大器的第二输入端接地。利用地做参考，在相同动态范围内加快启动时间。
本实施例主要是针对跨阻放大器在放大倍数较高时产生的脉宽失真问题。针对此问题进行了电路的深度分析，测试了不同输入光功率下输出波形与输入波形的上升沿/下降沿的传输延时。实验过程中发现上升沿传输延时随着输入光功率变化较明显，是导致脉宽失真的主要原因。因此，本实施例的关键点是改善放大过程中的上升沿传输延时。
如图1-2所示，本实施例提出了一种减小脉宽失真的光电转换电路，光电转换电路包括跨阻放大器和光接收单元。
跨阻放大器包括运算放大器U1和反馈电阻Rf。
运算放大器U1的V+管脚连接正电压，运算放大器U1的V-管脚连接负电压。
反馈电阻Rf连接运算放大器U1的第一输入端2和输出端1。
光接收单元连接运算放大器U1的第一输入端2和负电压，运算放大器U1的第二输入端3接地。
运算放大器的供电电压为V。
在一些实施例中，正电压与负电压的差为供电电压V。
例如，运算放大器的供电电压为5v，正电压与负电压的差为5v，也即，正电压-负电压=5v。
在一些实施例中，正电压的数值等于负电压的数值。
运算放大器的供电电压为V，在一些实施例中，正电压的数值等于负电压的数值等于供电电压的一半。
例如，运算放大器的供电电压为5v，正电压的数值等于负电压的数值等于供电电压的一半2.5v，也即，正电压为+2.5v，负电压为-2.5v。正电压与负电压的差为5v，也即，正电压-负电压=+2.5V-（-2.5V）=5v。
正电压通过电容C1接地，也即，运算放大器的V+管脚通过电容C1接地。电容C1的作用是滤除噪声，保证+2.5V电平的稳定。
负电压通过电容C2接地，也即，运算放大器的V-管脚通过电容C2接地。电容C2的作用是滤除噪声，保证-2.5V电平的稳定。
跨阻放大器包括反馈电容Cf，反馈电容Cf连接运算放大器的第一输入端和输出端，反馈电容Cf用于提高系统的稳定性。
光电接收单元包括二极管PD，二极管PD的正极1连接负电压，也即，二极管PD的正极连接运算放大器U1的V-管脚；二极管PD的负极2连接运算放大器U1的第一输入端2。
在一些实施例中，运算放大器U1的第一输入端2为负输入端，运算放大器U1的第二输入端3为正输入端。
本实施例采用双电源供电的运算放大器进行放大，运算放大器的正输入端接地，运算放大器采用±2.5V供电，输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom，以及最大输出摆幅。与单电源的+5V相比，动态范围未发生变化，启动时间大大减小。
如图3所示，为本实施例光功率与脉宽失真特性曲线示意图，与图4现有技术光电转换电路采用单电源的光功率与脉宽失真特性曲线示意图相比较，可以看到，本实施例脉宽失真情况得到了明显的改善，同时，本实施例改善了输出波形与输入波形的上升沿、下降沿的传输延时。
本实施例提出的一种减小脉宽失真的光电转换电路，通过改变运算放大器的供电方式，改善输出波形的脉宽失真问题，同时改善了输出波形与输入波形的上升沿、下降沿的传输延时。本实施例增加少量元器件即达到了性能改善，对产品的小型化与成本影响较小，增强了产品的竞争力。本实施例不会影响产品的小型化，在不影响成本与可靠性的基础上，满足通信系统传输需求，实现基于LED的高接收灵敏度的光收发一体模块的设计与开发。
本实施例还提出了一种光模块，光模块包括壳体和位于壳体内的上述的光电转换电路。
其中，光模块为光接收模块。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上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以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述光电转换电路包括跨阻放大器和光接收单元；
所述跨阻放大器包括：
运算放大器，所述运算放大器的V+管脚连接正电压，所述运算放大器的V-管脚连接负电压；
反馈电阻，所述反馈电阻连接所述运算放大器的第一输入端和输出端；
所述光接收单元连接所述运算放大器的第一输入端和负电压，所述运算放大器的第二输入端接地。
2.根据权利要求1所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述运算放大器的供电电压为V，所述正电压与所述负电压的差为所述供电电压。
3.根据权利要求1所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述正电压的数值等于所述负电压的数值。
4.根据权利要求3所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述运算放大器的供电电压为V，所述正电压的数值等于所述负电压的数值等于所述供电电压的一半。
5.根据权利要求1所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述正电压通过电容C1接地。
6.根据权利要求1所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述负电压通过电容C2接地。
7.根据权利要求1所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述跨阻放大器包括反馈电容Cf，所述反馈电容Cf连接所述运算放大器的第一输入端和输出端。
8.根据权利要求1所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述光接收单元包括二极管，所述二极管的正极连接所述负电压，所述二极管的负极连接所述运算放大器的第一输入端。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的减小脉宽失真的光电转换电路，其特征在于，所述运算放大器的第一输入端为负输入端，所述运算放大器的第二输入端为正输入端。
10.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括壳体和位于壳体内的根据权利要求1-9任意一项所述的光电转换电路。
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