小型光电二极管接收器可处理高达800kbps的光纤数据速率

将光电二极管与两个运算放大器和一个比较器（图1）组合在一起，形成一个数据速率为800kbps的光纤接收器。小型封装（运算放大器采用 5 引脚 SOT23，比较器采用 8 引脚 μMAX）可最大限度地减小印刷电路板或混合基板上所需的空间。

图1.这两个运算放大器和该比较器构成一个微型光电二极管接收器，数据速率高达800kbps。

光电二极管在光导模式下工作，在IC1处产生信号电压，其跨阻增益等于R2（本例中为4700Ω）。运算放大器（IC1和IC2）配置为同相放大器，每个放大器的增益约为25V/V;因此，电路的总跨阻增益略低于3MΩ：4700Ω×25×25 = 2.99MΩ。运算放大器的增益带宽能力将最大实际数据速率设置为800kbps。

IC1和IC2之间的电容耦合抵消了IC1失调电压的放大。为了实现最佳的信号幅度和对称性，R6/R11分压器将IC2的基准电压设置为2.5V。R12/R13分压器将比较器的基准电压源设置得更高（2.6V），为系统提供噪声容限，并确保比较器输出在“无信号”条件下保持低电平。

电容耦合不能维持直流信号;相反，它允许信号的直流部分向参考电平“松弛”，如图2所示。这种效应对于长时间安静后出现的信号尤其明显，它直接受到R7C3时间常数的影响。R7C3应尽可能大，以最小化松弛效应，但R7应保持约10kΩ（通过匹配反相输入源电阻来最小化失调电压）。当比较器的输入低于基准电平时，比较器无法切换，因此过分的松弛会导致一长串 1 或 0 结束时的数据丢失（图 3）

图2.图1的耦合电容（C3）导致IC2输出端和同相输入端的波形出现“信号松弛”。

图3.该波形（来自图1的IC2输出）表明信号松弛会导致数据丢失。（当波形超过其参考电平时，比较器输出变为低电平。

同样，对于逻辑低电平无信号输出，IC3基准电压源应略高于IC2基准电压源（否则，将IC3基准电压源调低）。这个 ΔV裁判提供可通过R12/R13分压器调节的系统噪声容限，但请注意权衡：ΔV裁判过低会导致错误的输出转换，过高会降低接收信号的时序。设置δv裁判尽可能低而不会引起错误的转换，从而考虑IC2和IC3中的失调电压。

该系统设计用于5V工作电压，但数据速率略有下降，可在3.3V甚至3V下工作。降低电源电压会增加光电二极管的内部电容（与施加的偏置电压成反比），从而形成一个与R2的低通极点，从而限制光电二极管的频率响应。在较小程度上，较低的电源电压也会通过在放大器中产生较小的增益带宽乘积来限制响应。该电路设计为仅通过一次调整即可适应电源电压的变化：ΔV裁判随电源电压而变化，因此必须根据需要调整R12/R13分压器，以重新建立所需的噪声容限。

审核编辑：郭婷