智能光模块中可变阈值的信号丢失检测电路.pdf

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1、第２９卷第２期半导体学报犞狅犾．２９犖狅．２２００８年２月犑犗犝犚犖犃犔犗犉犛犈犕犐犆犗犖犇犝犆犜犗犚犛犉犲犫．，２００８智能光模块中可变阈值的信号丢失检测电路王蓉１，１２１２王志功徐建吴俊管志强（１东南大学射频与光电集成电路研究所，南京２１００９６）（２江苏新志光电有限公司，南京２１００１６）摘要：采用犆犛犕犆０６μ犿２犘２犕犆犕犗犛工艺设计并实现了一种新型可用于智能光模块的可变阈值信号丢失（犔犗犛）检测电路，电路利用光接收机中的限幅放大器组成准对数律接收信号强度指示电路．该指示电路与迟滞比较器、基准参考源、运算放大器和两个外部调节电阻组成了可变报警阈值的犔犗犛检测电路．整个电路

2、工作于５犞单电源供电，功耗为６０犿犠．测试结果表明，对于１５５犕犫狆狊的输入信号，信号检测的动态范围高达６０犱犅，对数精度小于２犱犅．可变报警阈值范围为１～７００犿犞，同时保证报警迟滞宽度为４犱犅左右．良好的性能预示了该电路潜在的商业前景．关键词：可变阈值信号丢失检测；准对数律；接收信号强度指示电路犈犈犃犆犆：１２２０中图分类号：犜犖４０２文献标识码：犃文章编号：０２５３４１７７（２００８）０２０３７１０５２．１可变报警阈值和犔犗犛输出１引言为了避免噪声扰动导致犔犗犛误判，犔犗犛比较器均采用固定门限的迟滞比较器．系统的犔犗犛迟滞宽度光网络的智能化演进是必然的发展趋势，各种光网犎犢

3、犛定义为：络中所需的光模块不断向复杂化、多样化和智能化方向犞犱犲犪狊狊犲狉狋发展．智能光模块，即具有数字诊断功能的光模块，是智犎犢犛＝２０犾犵（１）犞犪狊狊犲狉狋能光网络的标志性产品．当输入光功率很小，或者仅有其中犞为丢失信号告警的犜犐犃输出电压；犞犪狊狊犲狉狋犱犲犪狊狊犲狉狋可见光输入时，由于光接收机前端电路的高增益，在主为解除告警的犜犐犃输出电压．放大器（犕犃）的输出端仍有信号输出，但此时的误码率为了保证不同告警阈值下该犱犅值恒定，并实现用（犅犈犚）已极度恶化．因此智能光模块需要监控接收信号有限电压范围指示大动态范围的接收信号强度，需要设强度来进行犔犗犛检测，即通过检测光功率是否过

4、低，来计一个对数信号强度指示器犚犛犛犐，将犜犐犃输出幅度对［１］探测导致误码率恶化的系统故障．而且不同的应用系数化指示．针对不同的犅犈犚要求，需要调整犔犗犛报警统、环境及犅犈犚要求，需要设定不同的犔犗犛检测阈值，阈值门限电压犞调整电路由一个电压参考源，一个犜犎．因此需要具有可变阈值功能．运放和两个片外电阻组成．以往的犔犗犛检测多是通过直接检测光电二极管电犞犜犎＝犞狉犲犳（１＋犚２／犚１）（２）流来获得信号强度指示，并通过外接电阻来实现可变阈将犚犛犛犐输出信号和设定的报警阈值犞犜犎进行比值．首先该结构复杂了犜犐犃设计，因而易恶化犜犐犃灵敏较．当犚犛犛犐输出高于该阈值，则犔犗犛输出为低；否

5、则输度．其次检测到的信号强度是一种线性指示，不仅难以出为高．获得大的指示范围，而且不能获得固定犱犅值的犔犗犛迟根据犚犛犛犐输出电压范围和系统报警阈值的要求，滞宽度．因此本文采用并成功实现的信号强度指示电路选择合适的犚和犚值．一般可固定犚，通过改变犚１２１２是检测犕犃输入，并且利用犕犃的数据通路组成了接收信号强度指示电路（犚犛犛犐）准对数功率检测器，不仅实现了用有限电压指示大动态范围的接收信号强度，而且获得了稳定犱犅值的报警迟滞宽度．２系统结构设计可变阈值的犔犗犛检测电路结构框图如图１所图１可变阈值的犔犗犛电路结构框图［２］示．该电路由犚犛犛犐、迟滞比较器、运算放大器和两个犉犻犵．１犇犻

6、犪犵狉犪犿狅犳狆狉狅犵狉犪犿犿犪犫犾犲犪狊狊犲狉狋狋犺狉犲狊犺狅犾犱犔犗犛犱犲狋犲犮外部调节电阻组成．狋狅狉通信作者．犈犿犪犻犾：狑犪狀犵狉狅狀犵＠狊犲狌．犲犱狌．犮狀２００７０７２４收到，２００７０９１２定稿２００８中国电子学会３７２半导体学报第２９卷器滤除纹波后得到输入交流小信号的类对数的直流输出．该输出指示了输入信号的强度．但从图３看出，输入信号越大，得到的整流输出电［５，６］流越小．如果对地低通滤波，这样得到的犚犛犛犐输出与信号强度是成反比的，即信号强度越大，犚犛犛犐指示电平越低．为了使犚犛犛犐与信号强度成正比，将犚犛犛犐结构调整为如图３所示的对电源低通滤波．全部

7、整流器的犐犞特性和低通滤波电阻值决定了犚犛犛犐的输出．犚犛犛犐类对数表达式可写为：图２犔犗犛定义及犞犜犎选择示意图犚犛犛犐＝犅＋犓×犾犵犞犻狀（３）犉犻犵．２犔犗犛犱犲犳犻狀犻狋犻狅狀犪狀犱狋犺犲犮犺狅犻犮犲狅犳犞犜犎其中犓，犅分别为该直线的斜率和截距；犞犻狀是犜犐犃输出信号的峰峰值，单位为犿犞．来改变犞选择示意图如图２所示，犞和另外还有两点值得注意．首先当犜犐犃输出信号很犜犎．犞犜犎犚犪狊狊犲狉狋犞犚犱犲犪狊狊犲狉狋分别为犞犪狊狊犲狉狋，犞