[实用新型]一种兼容型平均光功率监控电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于光纤通信领域、实现光电二极管平均光功率的监控电路。

背景技术

如图1和图2所示，在光纤通信系统中，光脉冲信号经过光电二极管（photodiode）转化为电流信号，再输入到跨阻放大器20（Trans-Imypedance Amplifier,TIA）放大并转化为电压信号，再传输到后续电路进行信号处理。光电二极管分为两种，一种是PIN管，其特点是反向偏置电压低，可直接由TIA芯片1提供反向偏置电压，与跨阻放大器一起封装在TO-CAN内部，但不具有倍增效应，因此接收灵敏度指标较低；另一种是基于雪崩效应的APD管（Avalanche Photo Diode,APD），APD管的特点是反向偏置电压高，并且无法由TIA芯片1提供反向偏置电压，需要由另外的升压芯片提供高压偏置，设置于TO-CAN模块2外，但具有倍增效应，因此灵敏度指标较高。

在光纤通信网络管理中，需要监控光纤传输网络中的光功率，包括发射及接收端。在接收端可通过监控光电二极管的平均响应光电流，来推算接收平均光功率。传统做法在光电二极管D的电压偏置端串接一个电流镜10来镜像监控流过光电二极管的光电流，由于PIN管和APD管两种不同的偏置电压需要，因此监控电路也分为两种实现方法。图1所示为适应PIN管的光电流监视电路，图2为适应APD管的监视电路。

图1和图2这两种方法无法通用，因为电流镜10串接在光电二极管D的阴极端，直接通过电流镜10的镜像功能监控光电二极管D的光电流。在PIN型的光电二极管应用中，监控电路可以整合到TIA芯片1内，但APD类型的光电二极管应用中，由于特殊的高压要求，无法集成到TIA芯片；同时在图2所示针对APD管的应用中，由于APD管偏置在高压（一般为40-60V左右），因此所需的电流镜10也是特殊的高压器件，成本较高。

实用新型内容

针对上述现有适用于PIN型和APD型光电二极管的监控电路无法实现兼容、成本较高的缺陷，本实用新型提出一种兼容型平均光功率监控电路，其技术方案如下：

一种兼容型平均光功率监控电路，它包括：

一主电流回路，包括一正常偏置的光电二极管，该光电二极管阳极接入一跨阻放大器的输入端；以及

一副电流回路，包括一虚拟跨阻放大器、一个受控电流镜和一个差放模块；

其中，所述跨阻放大器的输入端连接于该差放模块的负输入端，所述虚拟跨阻放大器的输入端连接于该差放模块的正输入端；

该受控电流镜其虚拟输出端连接于该虚拟跨阻放大器的输入端，其控制端连接于该差放模块的差放输出端，其镜像电流端作为整个装置的监控电流输出；

所述跨阻放大器和虚拟跨阻放大器其结构、电气参数和生成工艺保持一致；

在差放模块的控制下，该跨阻放大器和虚拟跨阻放大器的输入共模电压、输入电流均保持一致。

本方案的优选者如下：

在较佳实施例中，所述跨阻放大器包括：MOS管M0，其栅极连接所述光电二极管的阳极；其漏极连接电阻R1和电阻R0的一端；其源极接地；电阻R1的另一端接M0栅极；电阻R0另一端接Vdd；

所述虚拟跨阻放大器包括：MOS管M1，其漏极连接电阻R2和电阻R3的一端；其源极接地；电阻R2的另一端接M0栅极；电阻R3另一端接Vdd；

所述受控电流镜包括：MOS管M2和M3，两者栅极相连成为所述控制端；M2的漏极为所述虚拟输出端，M3的漏极为所述镜像电流端；M2和M3的源极接Vdd；

所述差放模块包括一误差放大器，其引脚与该差放模块的所述正输入端、负输入端和差放输出端一一对应。

在另一类较佳实施例中，所述跨阻放大器包括：MOS管M0和M4，二者漏极源极同向相串联，M0栅极连接所述光电二极管的阳极；M4漏极连接电阻R1和电阻R0的一端；M0源极接地；电阻R1的另一端接M0栅极；电阻R0另一端接Vdd；

所述虚拟跨阻放大器包括：MOS管M1和M5，M5漏极连接电阻R2和电阻R3的一端；M1源极接地；电阻R2的另一端接M0栅极；电阻R3另一端接Vdd；

其中MOS管M4和M5栅极相连成为一偏置设置端；

所述受控电流镜包括：MOS管M2、M3和M6，其中M2和M3栅极相连再连接于M2漏极和M6源极；M6的栅极成为所述控制端；M6的漏极为所述虚拟输出端，M3的漏极为所述镜像电流端；M2和M3的源极接Vdd；