專利名稱：：傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光纖信號(hào)的發(fā)射、接收系統(tǒng)，特別是DVD、便攜式DVD(Portable-DVD)、機(jī)頂盒(DVB)等音頻信號(hào)的傳輸設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
：我國(guó)是世界最大的DVD、Portable-DVD、DVB的生產(chǎn)基地，音頻信號(hào)的發(fā)射與接收電路是DVD、Portable-DVD、DVB的重要組成部分。現(xiàn)有音頻信號(hào)的發(fā)射與接收電路要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，要么傳輸效果差，特別是對(duì)高頻小信號(hào)的噪音較大，高增益放大的同時(shí)又引入暗電流噪音。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的意在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種信號(hào)傳輸失真小、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射和接收電路。進(jìn)一步地，本發(fā)明的另一目的是提出一種能夠監(jiān)視光電流大小，以方便地調(diào)整電路參數(shù)，實(shí)現(xiàn)傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射和接收系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案一種傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，包括發(fā)射電路、光纖和接收電路，所述發(fā)射電路包括信號(hào)整形電路、放大電路和第一光電二極管，所述接收電路包括第二光電二極管、電流/電壓轉(zhuǎn)換器、電壓放大器、偏置電路、第二緩沖輸出電路和光電流監(jiān)視器，經(jīng)信號(hào)整形電路整形后的音頻信號(hào)輸出接放大電路，經(jīng)放大電路放大后的電流信號(hào)接第一光電二極管，第一光電二極管將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后輸出接光纖的一端，從光纖的另一端輸出的光信號(hào)接第二光電二極管，由第二光電二極管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)后輸出接電流/電壓轉(zhuǎn)換器和光電流監(jiān)視器，電流/電壓轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(hào)接電壓放大器，偏置電路為電流/電壓轉(zhuǎn)換器和電壓放大器提供偏置電流。在所述放大電路與第一光電二極管之間設(shè)置有第一緩沖輸出電路，用于為第一光電二極管提供適合的驅(qū)動(dòng)電流。在所述電壓放大器的輸出端設(shè)置有第二緩沖輸出電路，用于將電壓放大器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。所述第一光電二極管和/或第二光電二極管是采用N型襯底材料，在N襯底上做N-外延，外延層電阻率7Ω~9Ω/cm，外延層厚度為12~13μm；光電二極管的陽(yáng)極是P+，結(jié)深0.3μm，在P+下面是Pbase(P基區(qū))，結(jié)深0.5~0.6μm，電阻值2KΩ；光電二極管的陰極是N-，用N+作引出，N+的結(jié)深0.25um。進(jìn)一步地，第二光電二極管的陽(yáng)極是直徑為700μm，第一光電二極管波長(zhǎng)是660nm，第二光電二極管波長(zhǎng)是700nm，所述第二光電二極管反向偏置，陰極接電源，第一光電二極管的驅(qū)動(dòng)電流不低于5mA，電流/電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出為20mV，偏置電路電流10μA。上述第二光電二極管的制作方法，包括如下步驟a、在N型襯底上做N-外延，外延層電阻率是7Ω~9Ω/cm，外延層厚度為12~13μm；b、光電二極管的陽(yáng)極是P+，結(jié)深約為0.3μm，在P+下面是Pbase，結(jié)深約為0.5~0.6μm。c、二極管的陽(yáng)極直徑為700μm；d、光電二極管的陰極是N-，用N+作引出，N+的結(jié)深約0.25μm。進(jìn)一步地，接收電路中的第二光電二極管和電壓放大電路集成在同一芯片上，各芯片在光電二極管區(qū)域的鈍化層被去掉。采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于1、將VCD、DVD等設(shè)備的音頻信號(hào)通過(guò)第一光電二極管、第二光電二極管進(jìn)行電/光、光/電轉(zhuǎn)換，利用光纖進(jìn)行光信號(hào)的傳輸，保證了VCD、DVD等設(shè)備的音頻信號(hào)失真小，不受環(huán)境干擾。2、針對(duì)VCD、DVD等音頻信號(hào)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)的光電二極管既滿足所需的工作頻率(一般情況下使用的信號(hào)頻率在1~2MHz左右)，又因采用CMOS工藝降低了制造成本，有效地改善了靜態(tài)電流引起的靜態(tài)功耗大、抗靜電能力差等問(wèn)題。3、通過(guò)設(shè)置光電流監(jiān)視器，如果發(fā)現(xiàn)光電流的大小不在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，可方便地通過(guò)對(duì)工藝的調(diào)整來(lái)使之達(dá)到要求。4、將第二光電二極管的陽(yáng)極直徑設(shè)計(jì)為700μm，既兼顧了芯片的制作成本，又兼顧了光電流的大小不會(huì)太小，后級(jí)的放大電路的增益不會(huì)太高，避免了若采用高增益放大器引入第二光電二極管暗電流引起的噪聲的問(wèn)題。圖1是一種傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框2是圖1中一種發(fā)射電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是圖1中一種接收電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是圖3中電信號(hào)處理電路的結(jié)構(gòu)框圖。圖5是一種發(fā)光電二極管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式一種傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，如圖1至5所示，包括發(fā)射電路、接收電路和光纖，用于將DVD、DVB等設(shè)備輸出的音頻信號(hào)經(jīng)發(fā)射電路轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再通過(guò)光纖導(dǎo)線傳導(dǎo)至接收電路，經(jīng)接收電路再轉(zhuǎn)為電信號(hào)并放大出來(lái)。其中如圖2所示，發(fā)射電路包括信號(hào)整形電路、放大電路、緩沖輸出電路和第一光電二極管。信號(hào)整形電路對(duì)前級(jí)的已調(diào)制音頻信號(hào)進(jìn)行信號(hào)整形，得到整形后的信號(hào)。放大電路對(duì)整形后的信號(hào)進(jìn)行放大。緩沖輸出電路的主要作用是增強(qiáng)輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力。第一緩沖輸出電路的電流驅(qū)動(dòng)能力設(shè)計(jì)很重要，因?yàn)殡娏黩?qū)動(dòng)能力的大小決定了能否使第一光電二極管正常工作，電路的工作頻率也受這個(gè)參數(shù)的影響，本實(shí)施例設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電流在5mA以上。第一光電二極管LED是紅光二極管，把調(diào)制后的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為紅光信號(hào)發(fā)射出去，第一光電二極管LED波長(zhǎng)是660nm。通過(guò)光纖傳導(dǎo)信號(hào)具有失真小，不受環(huán)境干擾等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)發(fā)射電路是專為VCD、DVD等設(shè)備的音頻信號(hào)傳輸用的特點(diǎn)，工作頻率不是很多，一般情況下使用的信號(hào)頻率在1~2MHz左右，將電路的最高工作頻率設(shè)計(jì)為15~20MHz。另外，考慮到CMOS工藝的設(shè)計(jì)規(guī)則小、制造成本低，生產(chǎn)工藝采用CMOS制造工藝。光電二極管LED的結(jié)構(gòu)如圖4所示，制作工藝控制采用1umN阱單鋁單多晶工藝，有效地改善了靜態(tài)電流引起的靜態(tài)功耗大、抗靜電能力差等問(wèn)題。如圖3所示，接收電路包括第二光電二極管和電信號(hào)處理電路，其中第二光電二極管將從光纖傳輸回來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。光電二極管有很多類型，考慮到要把光電二極管和放大電路集成在同一芯片上，光電二極管是PN結(jié)二極管，這種光電二極管的工作原理是當(dāng)光電照射PN結(jié)時(shí)，可以使PN結(jié)中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，是少數(shù)載流子在反向電壓下飄移，使反向電流增加，因此可以通過(guò)改變光照強(qiáng)弱來(lái)改變電流大小。光電二極管對(duì)不同波長(zhǎng)的光照響應(yīng)度不同，有峰值響應(yīng)波長(zhǎng)，第二光電二極管所用的LED波長(zhǎng)是650nm，通過(guò)對(duì)PN結(jié)的P型材料和N型材料的選擇和摻雜濃度的控制，使光電二極管對(duì)650nm波長(zhǎng)的光響應(yīng)最好。同時(shí)光電二極管的面積大小的設(shè)計(jì)也很重要，面積太大會(huì)增加芯片成本，面積太小會(huì)使產(chǎn)生的光電流太小，后級(jí)的放大電路的增益就必須提高，而高增益的放大器同時(shí)也引入了光電二極管暗電流引起的噪聲。本實(shí)施例第二光電二極管是直徑為700um的圓。如圖5所示，第二光電二極管的制作工藝包括1)采用N型襯底材料，在N襯底上做N-外延，外延層電阻率是7Ω~9Ω/cm，外延層厚度為12~13μm。2)光電二極管的陽(yáng)極是P+，結(jié)深約為0.3μm，在P+下面是Pbase，結(jié)深約為0.5~0.6μm，電阻值為2K左右。3)二極管的陽(yáng)極是直徑為700μm的圓，用來(lái)接受傳輸過(guò)來(lái)的光照。4)光電二極管的陰極是N-，即是N-外延，用N+作引出，N+的結(jié)深約為0~25μm。進(jìn)一步地，將光電二極管和放大電路集成在同一芯片上，為了減小對(duì)光的阻擋，芯片在光電二極管區(qū)域的鈍化層被去掉。因?yàn)镻N結(jié)光電二極管的反向頻率特性遠(yuǎn)優(yōu)于正向頻率特性，所以電路采用的是二極管反向偏置，陰極接電源，光電二極管的反向擊穿電壓控制在60V~70V。如圖4所示，電信號(hào)處理電路包括電流/電壓轉(zhuǎn)換器、電壓放大器、第二緩沖輸出電路、偏置電路和光電流監(jiān)視器。電流/電壓轉(zhuǎn)換器是一個(gè)由電流到電壓的轉(zhuǎn)換器，光纖傳輸過(guò)來(lái)的光信號(hào)經(jīng)第二光電二極管變成一個(gè)微弱的電流信號(hào)，平均電流值約為5微安，這個(gè)電流信號(hào)流入電流/電壓轉(zhuǎn)換器后轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)。電壓信號(hào)過(guò)大會(huì)引起輸出信號(hào)失真，電壓信號(hào)過(guò)小會(huì)導(dǎo)致后級(jí)的電壓放大器檢測(cè)不到信號(hào)。電流/電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出值Uo＝20mV為宜。電壓放大器用來(lái)提供額外增益，并將電流/電壓轉(zhuǎn)換器的單端輸出轉(zhuǎn)換成雙端輸出。偏置電路為電流/電壓轉(zhuǎn)換器和電壓放大器提供偏置電流，偏置電流值設(shè)計(jì)為10μA。由第二光電二極管輸出的光電流信號(hào)同時(shí)接電流/電壓轉(zhuǎn)換器和光電流監(jiān)視器，以便于對(duì)第二光電二極管的工作加以監(jiān)視。通過(guò)監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)光電流的大小不在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)，可方便地通過(guò)對(duì)工藝的調(diào)整來(lái)使之達(dá)到要求。第二緩沖輸出電路的作用一是將電壓放大器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，二是增大輸出信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，用以驅(qū)動(dòng)下一級(jí)電路。權(quán)利要求1.一種傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，包括發(fā)射電路、光纖和接收電路，其特征在于所述發(fā)射電路包括信號(hào)整形電路、放大電路和第一光電二極管，所述接收電路包括第二光電二極管、電流/電壓轉(zhuǎn)換器、電壓放大器和偏置電路，經(jīng)信號(hào)整形電路整形后的音頻信號(hào)輸出接放大電路，經(jīng)放大電路放大后的電流信號(hào)接第一光電二極管，第一光電二極管將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后輸出接光纖的一端，從光纖的另一端輸出的光信號(hào)接第二光電二極管，由第二光電二極管將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)后輸出接電流/電壓轉(zhuǎn)換器，電流/電壓轉(zhuǎn)換器輸出的電壓信號(hào)接電壓放大器，偏置電路為電流/電壓轉(zhuǎn)換器和電壓放大器提供偏置電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于包括光電流監(jiān)視器，所述第二光電二極管的電流信號(hào)輸出接光電流監(jiān)視器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于在所述放大電路與第一光電二極管之間設(shè)置有第一緩沖輸出電路，用于為第一光電二極管提供適合的驅(qū)動(dòng)電流。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于在所述電壓放大器的輸出端設(shè)置有第二緩沖輸出電路，用于將電壓放大器輸出的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于所述第二光電二極管是采用N型襯底材料，在N襯底上做N-外延，外延層電阻率7Ω~9Ω/cm，外延層厚度為12~13μm；光電二極管的陽(yáng)極是P+，結(jié)深0.3μm，在P+下面是P基區(qū)，結(jié)深0.5~0.6μm，電阻值2KΩ；光電二極管的陰極是N-，用N+作引出，N+的結(jié)深0.25um。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于所述第二光電二極管的陽(yáng)極是直徑為700μm。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于第一光電二極管波長(zhǎng)是660nm，第二光電二極管波長(zhǎng)是700nm。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，其特征在于所述第二光電二極管反向偏置，陰極接電源，第一光電二極管的驅(qū)動(dòng)電流不低于5mA，電流/電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出為20mV，偏置電路電流10μA。9.權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述第二光電二極管的制作方法，包括如下步驟a、在N型襯底上做N-外延，外延層電阻率是7Ω~9Ω/cm，外延層厚度為12~13μm；b、光電二極管的陽(yáng)極是P+，結(jié)深約為0.3μm，在P+下面是P基區(qū)，結(jié)深約為0.5~0.6μm。c、二極管的陽(yáng)極直徑為700μm；d、光電二極管的陰極是N-，用N+作引出，N+的結(jié)深約0.25um。10.權(quán)利要求9所述的制作方法，其特征在于所述接收電路中的第二光電二極管和電壓放大電路集成在同一芯片上，所述芯片在光電二極管區(qū)域的鈍化層被去掉。全文摘要本發(fā)明涉及一種傳輸音頻信號(hào)的光纖發(fā)射與接收系統(tǒng)，發(fā)射電路包括信號(hào)整形電路、放大電路和第一光電二極管，接收電路包括第二光電二極管、電流/電壓轉(zhuǎn)換器、電壓放大器、偏置電路、第二緩沖輸出電路和光電流監(jiān)視器，經(jīng)信號(hào)整形電路整形后的音頻信號(hào)輸出接放大電路，放大電路輸出接第一光電二極管，第一光電二極管將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后輸出接光纖的一端，從光纖的另一端輸出的光信號(hào)接第二光電二極管，由第二光電二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)后輸出接電流/電壓轉(zhuǎn)換器和光電流監(jiān)視器，電流/電壓轉(zhuǎn)換器輸出接電壓放大器，偏置電路為電流/電壓轉(zhuǎn)換器和電壓放大器提供偏置電流。本發(fā)明提供了一種信號(hào)傳輸失真小、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的光纖發(fā)射和接收電路。文檔編號(hào)G02B6/00GK101013920SQ20061006278公開(kāi)日2007年8月8日申請(qǐng)日期2006年9月22日優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日發(fā)明者樊子宇申請(qǐng)人:深圳市歐美亞實(shí)業(yè)有限公司