光模块接收电路原理图文.docx

1、光模块接收电路原理图文主要内容前置放人电路匸作原理限幅放大器电路工作原理误码率测试和接收灵敏度评估时钟数据恢复(CDR)电路匸作原理 APD及APD偏首电压的升压电路原理电流一电压转换电路电流诫过电阳R就会产生电JKiR-l(a)运口放人器构诫的lV变换电路一图(b)任这种lV咬换电路中.接入 个负反馈电RIRf.所以乂被称做跨阳放 人器(TIATrammpedance Amplifier )跨阻放人器的优点：减小了放人器输入瑞的电容.使电路的通频带 紂到扩展.以适应岛速率便用对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帯faO.75X工作速率宽动态范围 Rf要足够

2、人，以保证有足够人的输岀电压跨阻放大器典型电路右图是分离元件构成的TIA典型电路 Q1也町以采用高频FET, 这样输入阻抗町以做得很 高因为采用分离尤件，寄生 参数的彤响就很严用，所 以电路的匸作速率不高， 通常在早期低速模块中采 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(AGC)电路放大器对大信号足双 向限幅的光信号足单向的（0、 1）光信号过大时就会产 牛脉冲失真（单边削 波），OS判别就会 出错一出现误码 TIA就必须冇AGC功 能，以保证足够的信 号动态范围AGC电路(1) 一可变跨阻AGC电路(2)_消直流和二极管限幅k MnSU

3、UVaTAGE AUHFfR0UTPU1 BIHEROUTHJI HLTEAMlTFRIMNSWKOWCt iMFUFtBWCAMCilLATIONCfICUlT消直流电路原理3AGC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必须冇良好的屏蔽TIA的通频带（3db高频截II:频率）： fH=（0.7 0.75）X 数据率也过小，会产生码间干扰；过高，会降低信 噪比选用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大器起的作川就是把TIA

4、输出的幅度 不同的信号处理成等幅的数字信号限幅放大器 Limiting Amplifier 主放大器 Post Amplifier量化器 Quantizer限幅放大器工作原理和典型电路限幅放人器匸要有三部分组成：直流耦合多级放大器 氏流漂移补偿（自动 调零）电路光功率检测告警电路 （有滞回的比较器）Signal lo Noise Ratio (SNR)接收灵敏度接收灵皈度指光接收机满足指定 比待误码率（如L o或1012 ）时町 接收的址小卩均比功率（dBm） 这足光接收机的乖要折标之噪声是礙制接收乂敏度的址上婴 因素右图就是误码率和仁噪比的关系 曲线只耍知道JFA的竽效输入喙声 电流应用此曲

5、线就可推算出接 收杲放度接收灵敏度测量什么是比特误码率?比特误码率(BERBit Error Ratio)是衡量一个光接收机性能的最基本的参数DC：O 接收的误码比特数_在测虽时间内误码数 旷匕被接收到的比特数-比特率X测彊时间 BER的表示形式：1X10-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)抖动信号码型工作波长码间干扰模块中元器件性能劣化或故障误码仪但ERT)误码仪(Bit Error Ratio Tester)il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

6、测试待测光接收 机在不同输入光功率时的误码率(Rkwvr)伪随机二进制序列（PRBS）PRBS： Pseudo Random Binary Sequenee序列氏度2M,即每隔2M个比特就重复FRBS的特点：1. PRBS町以由n个移位寄存器串接并加上反馈产生2 在2比持长度内，O和T是随机分冇的（类似噪卅），R 中0和1的个数是相等的3.在PRBS码型中包含最大n个连T码和个连O码（反转后 就是n1个连T码和n个连O码）伪随机码的产生刃 PRBS GcncmtionXOK为何采用PRBS?PRBS柑当尸随机数据”，因此它的频谱特征（在 有限频带内）与白噪声接近，所以它适合用于测试 通信系统的

7、性能这种数据的排列规则足确定的一个PRBS序列町以串/并转换成务路（2、4、8、16路），每路输出的速率降低，但仍然保持原序 列的一切特征：反之，同一时钟源低速率筋路（2、 4、8、16路）同一n数的PRBS可以经并/串转换 成高速率的n阶PRBS。在高速时很容易产生 PRBS和测尿误码率时钟和数据恢复（CDR）电路在数字通信系统中，码元同步是系统止常 工作的必要条件时钟和数据恢复电路（Clock and DataRecovery 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)电路主耍由三部分组成: 相位检测器(鉴相器P

8、D)低通滤波器(LPF)压控振荡器(VCO)锁相环(PLL)电路这是改进型PLL电路.由卞列儿部分组成, 相位频率检测器一PFD充电泵环路滤波器压控振荡器VCON分频器CDR典型电路CDR典型电路（2）CLIOXJTP CLKOUIMDATAOUTP DATAOUTN评估CDR的基本性能抖动一包括抖动传递、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)利川光生载流子雪朋效应匸作的PN结光电 二极管叫做雪崩光电二极管，它能使信号光 电流发牛倍增，从而使接收机灵敏度增加 APD在工作时需要比较高的反向偏压，模块 中要附加额外的DC DC升压电路，增大了 模块

9、的成本和电路的复朵程度APD的工作特点需耍比较高（3070V）的反向偏压，最佳 Vapd0.9Vbr Vbr是APD的反向击穿电压乂是正温度系数，所以升压电路输出的 Vapd要做温度补偿APD要求稳定、“干净”的反向偏压，否则 会影响接收灵敏度过大的光电流（0.51mA）会烧坏APD, 在测试时，输入光功率不能超过04dBmDCDC升压电路波形W）V|JY 0 够！WCTTtDC-DC升压典型电路Ci倍压电路原理1.开关管关断，在电感L上产工反激电压，通过6 对C3充电，Vc3=Vo2.开关管开通，L充电，Dd析，C3通过6向C2转移 电荷，C2被充电到Vo(C3=10C2 Vc2=Vo)3.开关管关断，L上产生的反激电压与VC2叠加，通 过D3对C4充电Vc4=Vo+Vc2=2VoDC-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tr50ns 结电容5pF功率电感一线绕磁芯电感 最好有屏蔽罩 考虑直流电阻值Rdc小、合适的电流额定值输入输出端滤波电容要求有小的等效串联电PIIESR 多层陶瓷电容是很好的选择