CN103427912B - 塑料光纤接收器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种塑料光纤接收器，包括光电信号转换器电路模块与跨阻放大器电路模块连接，跨阻放大器电路模块与缓冲放大器电路模块连接，缓冲放大器电路模块与单端放大器电路模块连接，单端放大器电路模块与多级反相器电路模块连接，多级反相器电路模块与输出信号电路模块连接；塑料光纤接收器还包括：镜像跨阻放大器电路模块与跨阻放大器电路模块连接；误差放大器电路模块与跨阻放大器电路模块连接；镜像跨阻放大器电路模块与误差放大器电路模块连接。本发明塑料光纤接收器在电路结构中加入镜像跨阻放大器和误差放大器，稳定了跨阻放大器的输入偏置点，从而提高接收器的良品率和工作温度范围。

Description

塑料光纤接收器

技术领域

本发明涉及一种接收器，具体涉及一种塑料光纤接收器。

背景技术

塑料光纤具有芯径大，耦合性好；易于加工，连接；重量轻，柔韧性好，弯曲性好；无电磁干扰和辐射，保密性，安全性及抗干扰性能力极强等特点，已经具备了良好的传输介质特性。因此接收器的性能对整套塑料光纤通信链路至关重要。

传统应用于工业控制的塑料光纤接收器，光信号转换为电信号后，经过单端放大后控制输出开关管产生TTL控制信号。

传统接收器电路结构输入偏置电压易受工艺偏差和温度变化的影响，导致信号经后级放大后输出直流电平偏离较大，导致反向器不能正常翻转，从而影响芯片良品率和工作温度范围。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种加入镜像跨阻放大器和误差放大器电路结构的塑料光纤接收器，采用该结构可以稳定跨阻放大器输入偏置点，从而提高接收器的良品率和工作温度范围。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种塑料光纤接收器，包括光电信号转换器电路模块、跨阻放大器电路模块、缓冲放大器电路模块、单端放大器电路模块、多级反相器电路模块、输出信号电路模块；所述光电信号转换器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接，所述跨阻放大器电路模块与所述缓冲放大器电路模块连接，所述缓冲放大器电路模块与所述单端放大器电路模块连接，所述单端放大器电路模块与所述多级反相器电路模块连接，所述多级反相器电路模块与输出信号电路模块连接；所述的塑料光纤接收器还包括：镜像跨阻放大器电路模块和误差放大器电路模块，所述镜像跨阻放大器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接；所述误差放大器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接；所述镜像跨阻放大器电路模块与所述误差放大器电路模块连接。

更进一步的技术方案是镜像跨阻放大器电路模块与所述误差放大器电路模块通过负反馈形式连接。

更进一步的技术方案是塑料光纤接收器还包括差分跨阻放大器电路模块，所述差分跨阻放大器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接。

更进一步的技术方案是光电信号转换器电路模块包括光电二极管，所述光电二极管是BICMOS工艺光电二极管。

更进一步的技术方案是误差放大器电路模块设置有误差放大器正向输入端，所述误差放大器的正向端接入一个基准电压。

更进一步的技术方案是镜像跨阻放大器电路模块包括反馈电阻，所述反馈电阻是电阻值可调节反馈电阻。

更进一步的技术方案是反馈电阻两端并联补偿电容。

更进一步的技术方案是单端放大器电路模块包括输出信号直流点，所述多级反相器电路模块包括反相器翻转阀值，所述输出信号直流点等于反相器翻转阀值。

更进一步的技术方案是多级反相器电路模块是两级反相器电路模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明塑料光纤接收器在电路结构中加入镜像跨阻放大器和误差放大器，稳定了跨阻放大器的输入偏置点，不同工艺角和宽温度范围内可使反相器正常翻转，从而提高接收器的良品率和工作温度范围。

镜像跨阻放大器和误差放大器接成负反馈形式，可以补偿差分跨阻放大器的直流失调电压。

附图说明

图1为本发明一个实施例塑料光纤接收器的实施电路结构示意图。

图2为本发明一个实施例中差分跨阻放大器和镜像差分跨阻放大器电路原理示意图。

图3为本发明一个实施例中误差放大器电路结构原理示意图。

图4为本发明一个实施例中单端放大器电路结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，图1示出了本发明一个实施例塑料光纤接收器的实施电路结构示意图。本实施例塑料光纤接收器包括片上集成的高响应度光电二极管，将电流信号转换为电压信号的差分跨阻放大器TIA，镜像差分跨阻放大器Replicate，误差放大器ErrorAMP，缓冲放大器BUFFER，单端放大器AMP，两级反相器INV，输出MOS开关管。光信号通过塑料光纤传导到接收器的光电二极管，光电二极管将其转换为电流信号，输入到跨阻放大器中放大并转换成单端电压信号，经过一级缓冲放大后进入单端放大器进一步放大，最后经过反向放大控制输出开关管产生TTL信号。镜像跨阻放大器与误差放大器需接成负反馈形式，即镜像跨阻放大器的输出接误差放大器的负向端，误差放大器的输出接镜像跨阻放大器的正向输入端，同时误差放大器的输出接入跨阻放大器的正向端来稳定其偏置点。作为优选的实施方案，本实施例中误差放大器的正向端接入一个基准电压，基准电压的稳定性直接决定了输入偏置电压的稳定性，基准电压的值需符合光电二极管反向偏置的应用要求。作为优选的实施方案，本实施例中光电二极管是可以集成片上高灵敏度的BICMOS工艺光电二极管，在使用时镜像跨阻放大器与原跨阻放大器电路和版图设计需完全一致。

如图2所示，图2示出了本发明一个实施例中差分跨阻放大器和镜像差分跨阻放大器电路原理示意图。放大器由NMOS管：第一NMOS管MN1、第四NMOS管MN4，以及PMOS管：第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2，以及三极管：第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3、第四三极管Q4、第六三极管Q6构成；反馈电阻由电阻：第一电阻R1构成；偏置电路，由NMOS管：第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3，以及PMOS管：第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五三极管Q5构成。

第一PMOS管MP1的源端接电源，漏端接第三三极管Q3的集电极同时接第六三极管Q6的基极，第二PMOS管MP2的栅漏短接并与第一PMOS管MP1的栅端相接，同时与第四三极管Q4的集电极相接；第三三极管Q3与第四三极管Q4的基极相接，并与第五三极管Q5的基极和集电极相接；第三三极管Q3的发射极与第一三极管Q1的集电极相接，第四三极管Q4的发射极与第二三极管Q2的集电极相接，第一三极管Q1的发射极与第二三极管Q2的发射极相接，并与第一NMOS管MN1的漏极相接，第一NMOS管MN1的栅端接尾电流偏置电压，源端接地，第一三极管Q1的基极作为一级输入并与反馈电阻第一电阻R1一端相接；第二三极管Q2基极作为另一极输入，与第五三极管Q5的发射极相接，并与第三NMOS管MN3的漏端相接，第三NMOS管MN3栅端接尾电流偏置电压，源端接地；第五三极管Q5的集电极和基极短接并与第四PMOS管MP4的漏端相接，第四PMOS管MP4的源端接电源，栅端与第三PMOS管MP3的栅端和漏端相接，第三PMOS管MP3的源端接电源，栅漏短接并与第二NMOS管MN2的漏端相接，第二NMOS管MN2的栅端接尾电流偏置电压，源端接地；第六三极管Q6的集电极接电源，发射极接反馈电阻第一电阻R1的另一端，并作为输出，同时与第四NMOS管MN4的漏端相接，第四NMOS管MN4的栅端接尾电流偏置电压，源端接地。作为优选的实施方案，本实施例中调节反馈电阻第一电阻R1的值，使其满足增益的同时满足电路稳定性的要求，优选的，可在反馈电阻两端并联补偿电容。第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4按个数进行比例镜像，且在版图设计中匹配放置。

如图3所示，图3示出了本发明一个实施例中误差放大器电路结构原理示意图。第三一PMOS管MP31的源端接电源，栅漏短接并与第三二PMOS管MP32的栅端和第三一NMOS管MN31的漏端相接，第三二PMOS管MP32的源端接电源，漏端接第三二NMOS管MN32的漏端，同时与第三三PMOS管MP33和第三六PMOS管MP36的栅端，形成第一节点；MN1的栅端作为误差放大器的负向输入端，MN2的栅端作为误差放大器的正向输入端；第三一NMOS管MN31的源端与第三二NMOS管MN32的源端相接，并与第三三NMOS管MN33的漏端相接，第三三NMOS管MN33栅端接尾电流偏置电压，源端接地；第三四PMOS管MP34的源端接电源，栅漏短接与第三三PMOS管MP33的漏端相接，并与第三四NMOS管MN34的漏端相接，第三四NMOS管MN34栅端接尾电流偏置电压，源端接地；第三五PMOS管MP35的源端接电源，栅端接第三四PMOS管MP34的栅端，漏端接第三五NMOS管MN35的漏端和栅端，同时接第三六NMOS管MN36的栅端，第三六NMOS管MN36的源端接地，漏端接第三六PMOS管MP36的漏端，第三六PMOS管MP36的源端接电源；第三六PMOS管MP36的漏端同时接第三二电阻R32的一端和第三一电容C31的一端，第三一电容C31的另一端接第三一电阻R31的一端，第三一电阻R31的另一端接入第一节点，第三二电阻R32的另一端作为误差放大器的输出，并与第三二电容C32的一端相接，第三二电容C32的另一端接地。作为优选的实施方案，本实施例中第三一NMOS管MN31、第三二NMOS管MN32输入对管的尺寸取较大，来减少直流失调。调节第三一电阻R31、第三二电阻R32、第三一电容C31和第三二电容C32来取得跨阻放大器和误差放大器所形成的负反馈的稳定性。

如图4所示，图4示出了本发明一个实施例中单端放大器电路结构原理示意图。第四一电阻R41的一端接电源，另一端接第四一NMOS管MN41的漏端，同时接第四二NMOS管MN42的栅端，第四一NMOS管MN41的栅端作为单端放大器的输入，源端接地；第四二NMOS管MN42的源端接地，漏端作为单端放大器的输出，同时与第四二电阻R42的一端相接，第四二电阻R42的另一端接电源。作为优选的实施方案，本实施例中输出信号直流点应等于后级反相器的翻转阈值。

本实施例中整个链路增益是保证差分信号转单端信号放大器的输出摆幅在工艺偏差和温度范围变化均能使后级反相器翻转，需要几级反相器可依据是需要同向放大还是反向放大而定。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.一种塑料光纤接收器，包括光电信号转换器电路模块、跨阻放大器电路模块、缓冲放大器电路模块、单端放大器电路模块、多级反相器电路模块、输出信号电路模块；所述光电信号转换器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接，所述跨阻放大器电路模块与所述缓冲放大器电路模块连接，所述缓冲放大器电路模块与所述单端放大器电路模块连接，所述单端放大器电路模块与所述多级反相器电路模块连接，所述多级反相器电路模块与输出信号电路模块连接；其特征在于：所述的塑料光纤接收器还包括：镜像跨阻放大器电路模块和误差放大器电路模块，所述镜像跨阻放大器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接；所述误差放大器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接；所述镜像跨阻放大器电路模块与所述误差放大器电路模块通过负反馈形式连接。

2.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的镜像跨阻放大器的输出接误差放大器的负向端，误差放大器的输出接镜像跨阻放大器的正向输入端，同时误差放大器的输出接入跨阻放大器的正向端。

3.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的塑料光纤接收器还包括差分跨阻放大器电路模块，所述差分跨阻放大器电路模块与所述跨阻放大器电路模块连接。

4.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的光电信号转换器电路模块包括光电二极管，所述光电二极管是BICMOS工艺光电二极管。

5.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的误差放大器电路模块设置有误差放大器正向输入端，所述误差放大器的正向端接入一个基准电压。

6.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的镜像跨阻放大器电路模块包括反馈电阻，所述反馈电阻是电阻值可调节反馈电阻。

7.根据权利要求6所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的反馈电阻两端并联补偿电容。

8.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的单端放大器电路模块包括输出信号直流点，所述多级反相器电路模块包括反相器翻转阀值，所述输出信号直流点等于反相器翻转阀值。

9.根据权利要求1所述的塑料光纤接收器，其特征在于所述的多级反相器电路模块是两级反相器电路模块。