光模块接收电路原理图文.docx
《光模块接收电路原理图文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光模块接收电路原理图文.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
光模块接收电路原理图文
主要内容
■询置放人电路匸作原理
■限幅放大器电路工作原理
■渓码率测试和接收灵嫩度评估
■时钟数据恢复（CDR）电路工作原理
■APD及APD偏置电压的升压电路原理
电流一电压转换电路
W©
■电流i流过电阴R就会产生电斥iR—图（a）
■运口放人卅构成的W变换电路一国（b）
隹这种W雙换电路中,接入•个负反馈电阻©・所以乂被称做跨K1放人器（TIA—TrammpedanceAmplifier）
■跨阳放人器的优点：
减小「放大器输入琳的电齐.便电路的通倾常
得到扩展•以适应寓速率使用
对TIA的技术要求
■低的等效输入噪声电流
■高输入阻抗，低输入电容
■足够宽的通频带f“a0.75x工作速率
■宽动态范囤
■Rf要足够人，以保证有足够大的输岀电爪
■
跨阻放大器典型电路
■右图圧分离元件构成的
TIA典型电路
■Q1也可以采用高頻FET.这样输入阻抗可以做紂很高
■因为采用分离元件,寄生参数的澎响就很严巫，所以电路的匸作速率不高，通常在”期低速模块中采用
一个跨阻放大器IC原理电路
■上图是一个低速差分输出的集成电路TIA的内部原理电路
自动增益控制
放大器对大信号足怨向限幅的
光信号是单向的（0、
1）
光伎号过人时就会产生脉冲失真（单边削波）,O屮判别就会岀错一出现误码
TIA就必须右AGC功能,以保证足够的信寻动态范围
AGC电路
（1）-可变跨阻
cm
AGC电路
（2）_消直流和二极管限幅
MLTtR
IRWX1FK剧圧
Ittg
AUPIFFk
HUCK
Ml
ILM^IinR
DCCAMCaifiTICN
CUCUII
SUU
O
OUT.
WI・
消直流电路原理
oar
AGC电路（3）-混合方案
TIA应用
■TIA和探测器偏置（Vpd）必须通过良好的去耦滤波电路供电
■PD和TIA必须冇心好的屏蔽
■TIA的通频带（・3db岛频截I上频率）：
fh=（0.7〜0.75）X数据率
fH过小，会产生码间干扰;过高,会降低信噪比
■选川低的等效输入噪声电流、高的跨阻抗的TIA,才能得较高灵敏度
限幅放大器
■TIA输出的是模拟信号，耍把它转换成数字信号才能被信号处理电路识别
■限幅放人器起的作用就是把TIA输出的幅度不冋的信号处理成等幅的数字信号
■限幅放大器LimitingAmplifier丄抜人器PostAmplifier
量化器Quantizer
限幅放大器工作原理和典型电路
■限幅放人器主耍有三
部分组成：
H流辎合多级放人器r［流漂移补偿（口动调零）电路
光功率检测吿警电路
（有滞回的比较器）
mcsd
A4jWIM
KTFffW1OOM5
0131
MlUC2
la
SnnuitoNMv>RaM（SMR）
接收灵敏度
■接收硬瞰度折）1接收机満足折泄丄j抚码书（如i（r。
或i（r「）时M接收的就小¥均尤功率（dBm）这足光接收机的亚箜折标Z・
■噪声圧顒制接收灵敏度的垠匸婆因索
■右图就足课码率和仿喋比的关系曲线
■只农知逍FTIA的等效输入噪川电流•应用此Uli线液可推订出接收乂墩腹
接收灵敏度测量
C>
PittemGenentcr
—j
Diu
Clock
cX
BitEwarDetectcr
V
frBaituWW
<丿
丿
KtaMtt
什么是比特误码率?
■比特谋码率（BER—BitErrorRatio）是衡量
一个光接收机性能的最基本的参数
PPP_接收的误码比特数_在测啟时间内误码数
□UK一被接收到的比特数一比特率X测吐时间
■BER的表示形式'1X1O-N或者1.0E-N
（N是正整数）
影响误码率的因素
■光功率（和消光比）的大小
■信号噪声比（SNR）
■传输速率（数据比特率〉
■抖动
■倍号码型
■工作波长
■码间干扰
■模块中尤器件件能劣化或故障
误码仪（BERT）
■误码仪（BitErrorRatioTester）dh图案发生器和误码分析仪组成
■它通过比较图案发生器产生的数据码和光接收机收到并转换成电信号的数据码來测试待测光接收机在不同输入光功率时的误码率
广
iTjri3t*：
tor
TO
1™JI
■
伪随机二进制序列（PRBS）
■PRBS：
PseudoRandomBinarySequenee
序列氏度2M,即每隔个比特就重奴
■PRBS的特点：
1.PRBS叮以由n个移位寄存器串接并加上反馈产生
2-在比待长度内，■O'WVli随机分布的（类似噪川）.其中0和1的个数足相等的
3.在PRBS码空中包律垠人n个连⑴码和甘个连O码（反转后就是n・1个连T码和n个连。
码）
伪随机码的产生
2口PKBSGcncrirtian
ni«
j■一百-■-I~
村“kil）
?
IH
ilM
l：
.hl
5川
II
Jjr.uun
t<10*t
?
4
II
ii
■
n
n
ii
M
为何采用PRBS?
■PRBSIH当尸随机数据”，I大I此它的频i普特征（4有限频带内）与门噪声接近，所以它适合用丁•测试通信系统的性能
■这种数据的排列观则足确定的
■一个PRBS序列可以窗/并转换成多路（2、4、8、
16...路），毎路输出的速率降低，但仍然保持原序列的一切特征；反之，同一时钟源低速率多路（2.4、8、16…路）同n数的PRBS可以经并/串转换成髙速率的n阶PRBSO在高速时很容易产生PRBS和测鉄误码率
时钟和数据恢复（CDR）电路
■在数字通信系统屮，码元同步是系统匸常工作的必要条件
■时钟和数据恢复电路（ClockandData
Recovery—CDR）的作川就是在输入数据信号中提取时钟信号并找出数据和时钟正确的相位关系
锁相环（PLL）电路
■基本锁相环（PLL）电路匸耍由三部分组成:
相位检测器（鉴相器PD）
低通滤波器（LPF）
压控振荡器（VCO>
♦output
锁相环（PLL）电路
■这是改进型PLL电路•由卜列儿部分纽成:
相位频率检测器一PFD
充电泵
环路滤波器
爪控振荡器-VCO
N分频器
CDR典型电路⑴
'.DFbpJl”
CDR典型电路
（2）
soovr
评估CDR的基本性能
■抖动一包插抖动传递、抖动发牛、抖动容限、抖动峰值
■相位误差
■捕获
■（锁定）时间
■捕获范围
雪崩光电二极管（APD）
■利用光生载流子雪崩效应匸作的PN结光电二极管叫做雪崩光电二极管，它能使信号光电流发牛•倍増，从而使接收机灵敏度増加
■APD在工作时盂要比较高的反向偏压，模块中耍附加额外的DC-DC升压电路，用大了模块的成本和电路的复杂程度
APD的工作特点
■需要比较烏（30〜70V）的反向偏压.最佳Vapd^0.9VbrVw是APD的反向击穿电压
■Vd「足正温度系数，所以升压电路输出的Vapd要做温度补偿
■APD耍求稳定、“干净"的反向偏压，否则会影响接收灵敏度
■过人的光电流〈＞0.5〜1mA）会烧坏APD・在测试时.输入光功率不能超过0~-4dBm
DC—DC升压电路波形
filchingWaveforms
（FT$T>
（fl）
（TT1T$
DC—DC升压典型电路
27hN
Voui
20wA
V・
6W
CTTH
LT34«?
sa
m
・・■
6X5RXX7R,63V
C2
倍压电路原理
1.丿I■•关管关断，在电感L上产生反激电压，通过Di对C3充电，Vc3=Vo
2.开关管开通，L充电.6断，C3通过D2向C2转移电荷.C2被充电到Vo（C3=10C2Vc2=Vo）
3.开关管关断，L上产牛的反激电压与VC2蒂加，通过D3对6充电
Vc4=Vo+Vc2=2Vo
DC-DC升压电路元件
■二极管一肖特基二极管或高速开关二极管耍求小的反向恢复时间trV50ns结电容v5pF
■功率电感一线绕磁芯电感
址好有屏蔽罩
占世宜流电阻值Rdc小.合适的电流额定值
■输入输出端滤波电容
要求仃小的等效;I：
联电阻ESR
多层陶瓷电容是很好的选择
升级会员 