光通信转换电路及方法技术

本发明专利技术提供一种光通信转换电路及方法，包括：跨阻放大器，放大光电流并以电压形式输出；第一差分放大器，将跨阻放大器的输出信号与模拟参考信号的差值放大；第二差分放大器，放大第一差分放大器的输出信号；低通滤波器，对第二差分放大器的输出信号进行滤波；比较器，将低通滤波器的输出信号转化为数字信号；数字算法模块，基于第一计数单元根据比较器输出信号控制加减运算，并将对应加减运算的数值作为数字参考信号输出；数模转换模块，将数字信号转化为模拟信号。本发明专利技术采用模数结合的方式，以数字方式产生反馈控制信号，以此减小RC时间常数，加快目标值建立的时间，进而大大加快响应速度，同时具有输出信号稳定、抖动小、动态范围大的优点。大的优点。大的优点。

【技术实现步骤摘要】
光通信转换电路及方法


[0001]本专利技术涉及光通信领域，特别是涉及一种光通信转换电路及方法。

技术介绍

[0002]光通信就是以光波为载波的通信，其越来越多的应用于通信领域。在光通信物理层，从光信号转成电信号的小信号恢复及电光转换处理过程中，都需要做自动增益控制(AGC)，直流分量消除(DC offset canceller)，占空比控制以实现稳定输出信号，减小抖动，扩大动态范围的目的，这些实现过程中有一个必不可少的环节就是采用模拟方式取平均值进行反馈控制，如图1所示为现有光通信转换模块的AC特性；如图2所示为现有光通信转换模块的瞬态漂移，当伪随机码PRBS中出现连续“1”时会发生瞬态偏移，电压差为V
DRIFT
。
[0003]为了减小传输数据流中长连"1"或"0"时漂移带来的功率代价，需要足够低的低频截止频率f
LF
，f
LF
和RC时间常数计算公式如下：
[0004][0005][0006]其中，PP为光功率代价(1.0116对应0.05dB)；r为连号数，SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列)中r＝72；B为传输数据的比特率，譬如2.5Gbps；A为放大器主回路的增益；A1为放大器反馈回路的增益。假设计算结果为f
LF
＝64KHz(2.5Gbps)，f
LF
＝257KHz(10Gbps)，而实际的选择比这更低，一般在2.5Gbps的SDH系统中f
LF<br/>设置为2.5KHz，10Gbps的SDH系统中f
LF
设置为25KHz或更低；假设AA1＝100，则响应的RC时间常数RC＝3.2ms，电路响应时间过长，不能满足突发数据包要求的快速响应的要求。
[0007]因此，如何解决光通信转化中响应速度慢、响应时间长的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种光通信转换电路及方法，用于解决现有技术中响应速度慢、响应时间长的问题。
[0009]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种光通信转换电路，所述光通信转换电路至少包括：
[0010]跨阻放大器，第一差分放大器，第二差分放大器，低通滤波器，比较器，数字算法模块及数模转换模块；
[0011]所述跨阻放大器接收光电检测器输出的光电流，并将所述光电流放大后以电压形式输出；
[0012]所述第一差分放大器的第一输入端连接所述跨阻放大器的输出端，第二输入端连接所述数模转换模块的输出端，将所述跨阻放大器的输出信号与所述数模转换模块提供的
模拟参考信号的差值放大并输出；
[0013]所述第二差分放大器连接所述第一差分放大器的输出端，将所述第一差分放大器的输出信号放大后差分输出；
[0014]所述低通滤波器连接所述第二差分放大器的输出端，分别对所述第二差分放大器输出的差分信号进行低通滤波；
[0015]所述比较器连接所述低通滤波器的输出端，将所述低通滤波器的输出信号转化为数字信号；
[0016]所述数字算法模块连接所述比较器的输出端，基于第一计数单元根据所述比较器输出信号的电平高低控制加减运算使得所述第二差分放大器输出信号的占空比达到目标占空比，并将对应加减运算的数值作为数字参考信号输出；
[0017]所述数模转换模块连接所述数字算法模块的输出端，将所述数字参考信号转化为模拟参考信号。
[0018]可选地，所述低通滤波器包括第一低通滤波单元及第二低通滤波单元；
[0019]所述第一低通滤波单元包括第一电阻及第一电容；所述第一电阻的一端连接所述第二差分放大器的第一输出端，另一端连接所述比较器的第一输入端；所述第一电容的一端连接所述比较器的第一输入端，另一端接地；
[0020]所述第二低通滤波单元包括第二电阻及第二电容；所述第二电阻的一端连接所述第二差分放大器的第二输出端，另一端连接所述比较器的第二输入端；所述第二电容的一端连接所述比较器的第二输入端，另一端接地。
[0021]可选地，所述低通滤波器输出端的RC时间常数设置为1纳秒
‑
99纳秒；所述低通滤波器的低通截止频率设置为10兆赫兹
‑
99兆赫兹。
[0022]更可选地，所述比较器的带宽大于所述低通滤波器的低通截止频率。
[0023]可选地，所述光通信转换电路还包括逻辑门，所述逻辑门连接于所述比较器与所述数字算法模块之间，用于判断所述比较器输出信号的电平。
[0024]更可选地，所述逻辑门带有迟滞。
[0025]可选地，所述数字算法模块还包括第二计数单元，所述第二计数单元根据所述比较器输出信号的电平高低控制加减运算使得所述光通信转换电路的增益达到目标增益，并将对应加减运算的数值作为数字增益控制信号输出；
[0026]所述数模转换模块将所述数字增益控制信号转化为模拟增益控制信号；
[0027]所述光通信转换电路还包括并联于所述跨阻放大器的输入端和输出端之间的自动增益控制模块，所述自动增益控制模块包括第三电阻及开关管，所述第三电阻与所述开关管串联，所述开关管的控制端连接所述数模转换模块的输出端，基于所述模拟增益控制信号实现自动增益控制。
[0028]可选地，所述数字算法模块还包括第三计数单元，所述第三计数单元根据所述比较器输出信号的电平高低控制加减运算使得所述光电流中的平均分量达到零，并将对应加减运算的数值作为数字直流控制信号输出；
[0029]所述数模转换模块将所述数字直流控制信号转化为模拟直流控制信号；
[0030]所述光通信转换电路还包括连接所述跨阻放大器的输入端的直流分量消除模块，所述直流分量消除模块包括可调电流源；所述可调电流源的一端连接所述跨阻放大器的输
入端，另一端接地，控制端连接所述数模转换模块，基于所述模拟直流控制信号调整流经所述可调电流源的电流，进而消除所述跨阻放大器输入端的直流分量。
[0031]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种光通信转换方法，所述光通信转换方法至少包括：
[0032]1)获取光电流，对所述光电流进行放大得到输出电压；
[0033]2)对所述输出电压进行低通滤波，保留所述输出电压中的直流分量，并对所述直流分量进行模数转换，以得到数字信号；
[0034]31)基于所述数字信号的电平高低进行加减运算使得所述输出电压的占空比达到目标占空比，将对应加减运算的数值作为数字参考信号输出并转换为模拟参考信号，基于所述模拟参考信号调整所述输出电压的占空比。
[0035]可选地，所述光通信转换方法还包括32)基于所述数字信号的电平高低进行加减运算使得系统增益达到目标增益，将对应加减运算的数值作为数字增益控制信号输出并转换为模拟增益控制信号，基于所述模拟增益控制信号调整系统增益。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光通信转换电路，其特征在于，所述光通信转换电路至少包括：跨阻放大器，第一差分放大器，第二差分放大器，低通滤波器，比较器，数字算法模块及数模转换模块；所述跨阻放大器接收光电检测器输出的光电流，并将所述光电流放大后以电压形式输出；所述第一差分放大器的第一输入端连接所述跨阻放大器的输出端，第二输入端连接所述数模转换模块的输出端，将所述跨阻放大器的输出信号与所述数模转换模块提供的模拟参考信号的差值放大并输出；所述第二差分放大器连接所述第一差分放大器的输出端，将所述第一差分放大器的输出信号放大后差分输出；所述低通滤波器连接所述第二差分放大器的输出端，分别对所述第二差分放大器输出的差分信号进行低通滤波；所述比较器连接所述低通滤波器的输出端，将所述低通滤波器的输出信号转化为数字信号；所述数字算法模块连接所述比较器的输出端，基于第一计数单元根据所述比较器输出信号的电平高低控制加减运算使得所述第二差分放大器输出信号的占空比达到目标占空比，并将对应加减运算的数值作为数字参考信号输出；所述数模转换模块连接所述数字算法模块的输出端，将所述数字参考信号转化为模拟参考信号。2.根据权利要求1所述的光通信转换电路，其特征在于：所述低通滤波器包括第一低通滤波单元及第二低通滤波单元；所述第一低通滤波单元包括第一电阻及第一电容；所述第一电阻的一端连接所述第二差分放大器的第一输出端，另一端连接所述比较器的第一输入端；所述第一电容的一端连接所述比较器的第一输入端，另一端接地；所述第二低通滤波单元包括第二电阻及第二电容；所述第二电阻的一端连接所述第二差分放大器的第二输出端，另一端连接所述比较器的第二输入端；所述第二电容的一端连接所述比较器的第二输入端，另一端接地。3.根据权利要求1或2所述的光通信转换电路，其特征在于：所述低通滤波器输出端的RC时间常数设置为1纳秒
‑
99纳秒；所述低通滤波器的低通截止频率设置为10兆赫兹
‑
99兆赫兹。4.根据权利要求3所述的光通信转换电路，其特征在于：所述比较器的带宽大于所述低通滤波器的低通截止频率。5.根据权利要求1所述的光通信转换电路，其特征在于：所述光通信转换电路还包括逻辑门，所述逻辑门连接于所述比较器与所述数字算法模块之间，用于判断所述比较器输出信号的电平。6.根据权利要求5所述的光通信转换电路，其特征在于：所述逻辑门带有迟滞。7.根据权利要求1所述的光通信转换电路，其特征在于：所述数字算法模块还包括第二计数单元，所述第二计数单元根据所述比较器输出信号的电平高低控制加减运算使得所述光通信转换电路的增益达到目标增益，并将对应加减运算的数值作为数字增益控制信号输
出；所述数模转换模块将所述数字增益控制信号转化为模拟增益控制信号；所述光通信转换电路还包括并联于所述跨阻放大器的输入端和输出端之间的自动增益控制模块，所述自动增益控制模块包括第三电阻及开关管，所述第三电阻与所述开关管串联，所述开关管的控制端连接所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许霞，董业民，杨文伟，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：