专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 实质审查; |
专利有效性 | 实质审查 | 当前状态 | 实质审查 |
申请号 | CN202411240694.6 | 申请日 | 2024-09-05 |
公开(公告)号 | CN119210592A | 公开(公告)日 | 2024-12-27 |
申请人 | 深圳市知用电子有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 樊小明; 樊家玮; | 第一发明人 | 樊小明 |
权利人 | 深圳市知用电子有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 深圳市知用电子有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:广东省深圳市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:广东省深圳市龙岗区龙城街道黄阁路441号龙岗天安数码创业园一号厂房A1702-1单元 | 邮编 | 当前专利权人邮编:518000 |
主IPC国际分类 | H04B10/25 | 所有IPC国际分类 | H04B10/25 ; H04B10/07 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 深圳市六加知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 陈培湧; |
摘要 | 本 申请 公开了一种 信号 传输系统及其控制方法,涉及 信号传输 技术领域。信号传输系统包括耦合模 块 、第一 开关 模块、第二开关模块、第三开关模块、低频 信号处理 模块、信号复合模块、信号转换模块、电光转换模块、光电转换模块、放大模块、 电压 源与 控制器 。其中,控制器在电压源与低频信号处理模块的第一端连接,且低频信号处理模块的第三端与信号复合模块的第三端连接,及第一电源与信号复合模块的第四端断开连接时,校准放大模块的放大倍数以校准信号传输系统的增益,并校准放大模块的失调电压以校准放大模块输出的第二电压的零点。通过上述方式,能够实现对系统的增益与 输出电压 的零点进行校准。 | ||
权利要求 | 1.一种信号传输系统,其特征在于,包括: |
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说明书全文 | 信号传输系统及其控制方法技术领域背景技术[0002] 目前,光纤信号传输系统通常由三部分构成。这三部分包括把电信号转换为光信号的发射器、连接发射器和接收器传输光信号的模拟光纤以及把光信号转换为电信号的接收器。用模拟光纤来传输信号的优点是抗干扰性能较强、可以承受非常高的电压。 [0004] 本申请实施例提供一种信号传输系统及其控制方法,能够实现对系统的增益与输出电压的零点进行校准。 [0005] 第一方面,本申请实施例提供了一种信号传输系统,包括: [0007] 所述耦合模块的第一端分别与输入信号及所述第一开关模块的第二端连接,所述耦合模块的第二端与所述信号复合模块的第一端连接,所述信号复合模块的第二端与所述第二开关模块的第二端连接,所述信号复合模块的第三端分别与所述信号转换模块的第一端及所述第二开关模块的第三端连接,所述信号复合模块的第四端与所述第三开关模块的第一端连接,所述第三开关模块的第二端与第一电源连接,所述第二开关模块的第一端与所述低频信号处理模块的第三端连接,所述低频信号处理模块的第一端与所述第一开关模块的第一端连接,所述第一开关模块的第三端与所述电压源连接,所述信号转换模块的第二端与所述电光转换模块的第一端连接,所述信号转换模块的第三端与所述低频信号处理模块的第二端连接,所述光电转换模块与所述放大模块连接,所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块、所述电压源及所述放大模块均与所述控制器连接; [0008] 所述耦合模块用于将所述输入信号中的高频信号耦合至所述信号复合模块的第一端; [0009] 所述电压源用于输出校准电压,且所述校准电压的大小由所述控制器确定; [0010] 所述第一开关模块用于受控于所述控制器而建立所述输入信号与所述低频信号处理模块的第一端之间的连接,或建立所述电压源与所述低频信号处理模块的第一端之间的连接; [0011] 所述低频信号处理模块用于将所述输入信号或所述校准电压中的低频信号与所述信号转换模块输出的反馈信号中的低频信号之间的差值放大,并输出低频误差信号; [0012] 所述第二开关模块用于受控于所述控制器而建立所述低频信号处理模块的第三端与所述信号复合模块的第二端之间的连接,或建立所述低频信号处理模块的第三端与所述信号复合模块的第三端之间的连接; [0013] 所述第三开关模块用于受控于所述控制器而建立或断开所述第一电源与所述信号复合模块的第四端之间的连接; [0014] 所述信号复合模块用于在所述第一电源与所述信号复合模块连接时输出所述高频信号与所述低频误差信号叠加后的复合信号至所述信号转换模块,并在所述第一电源与所述信号复合模块断开连接时停止输出复合信号; [0015] 所述信号转换模块用于输出与所述复合信号呈现线性关系的用于驱动所述电光转换模块的驱动电流,并用于基于所述驱动电流生成所述反馈信号; [0016] 所述电光转换模块用于输出与所述驱动电流对应的光信号,其中,所述光信号通过模拟光纤传输; [0017] 所述光电转换模块用于从所述模拟光纤接收所述光信号,并输出与所述光信号对应的第一电压; [0018] 所述放大模块用于将所述第一电压放大后输出第二电压; [0019] 所述控制器用于在所述电压源与所述低频信号处理模块的第一端连接,且所述低频信号处理模块的第三端与所述信号复合模块的第三端连接,及所述第一电源与所述信号复合模块的第四端断开连接时,校准所述放大模块的放大倍数以校准所述信号传输系统的增益,并校准所述放大模块的失调电压以校准所述第二电压的零点。 [0020] 在一个或多个实施例中,所述耦合模块包括第一电容; [0021] 所述第一电容的第一端与所述输入信号连接,所述第一电容的第二端与所述信号复合模块的第一端连接。 [0022] 在一个或多个实施例中,所述第一开关模块包括第一单刀双掷开关,所述第二开关模块包括第二单刀双掷开关,所述第三开关模块包括可控开关; [0023] 所述第一单刀双掷开关的公共端为所述第一开关模块的第一端,所述第一单刀双掷开关的第一连接端为所述第一开关模块的第二端,所述第一单刀双掷开关的第二连接端为所述第一开关模块的第三端; [0024] 所述第二单刀双掷开关的公共端为所述第二开关模块的第一端,所述第二单刀双掷开关的第一连接端为所述第二开关模块的第二端,所述第二单刀双掷开关的第二连接端为所述第二开关模块的第三端; [0025] 所述可控开关连接于所述第一电源与所述信号复合模块的第四端之间; [0026] 其中,所述第一单刀双掷开关的控制端、所述第二单刀双掷开关的控制端及所述可控开关的控制端均与所述控制器连接。 [0028] 所述第一电阻的第一端分别与所述第一运算放大器的输出端及所述第二开关模块的第一端连接,所述第一电阻的第二端分别与所述第二电容的第一端及所述第二电阻的第一端连接,所述第二电阻的第二端接地,所述第二电容的第二端分别与所述第一运算放大器的第二输入端及所述信号转换模块的第三端连接,所述第一运算放大器的第一输入端与所述第一开关模块的第一端连接; [0029] 所述第三电阻的第一端与所述第二开关模块的第二端连接,所述第三电阻的第二端分别与所述缓冲放大器的输入端及所述耦合模块的第二端连接,所述缓冲放大器的输出端分别与所述信号转换模块的第一端及所述第二开关模块的第三端连接。 [0030] 在一个或多个实施例中,所述低频信号处理模块包括第二运算放大器,所述信号复合模块包括复合放大器; [0031] 所述第二运算放大器的第一输入端与所述第一开关模块的第一端连接,所述第二运算放大器的第二输入端与所述信号转换模块的第三端连接,所述第二运算放大器的输出端与所述第二开关模块的第一端连接; [0032] 所述复合放大器的第一输入端与所述耦合模块的第二端连接,所述复合放大器的第二输入端与所述第二开关模块的第二端连接,所述复合放大器的输出端与所述第二开关模块的第三端连接。 [0033] 在一个或多个实施例中,所述信号转换模块包括功率三极管与第四电阻; [0034] 所述功率三极管的基极与所述信号复合模块的第三端连接,所述功率三极管的集电极与所述电光转换模块的第一端连接,所述功率三极管的发射极分别与所述第四电阻的第一端及所述低频信号处理模块的第二端连接。 [0035] 在一个或多个实施例中,所述信号传输系统还包括第一隔离电阻与第二隔离电阻; [0036] 所述第一隔离电阻连接于所述输入信号及所述第一开关模块的第二端之间,所述第二隔离电阻连接于所述信号复合模块的第三端及所述第二开关模块的第三端之间。 [0037] 第二方面,本申请实施例提供了一种基于如上所述的信号传输系统的控制方法,所述方法包括: [0038] 控制所述第一开关模块建立所述电压源与所述低频信号处理模块的第一端之间的连接,并控制所述第二开关模块建立所述低频信号处理模块的第三端与所述信号复合模块的第三端之间的连接,及控制所述第三开关模块断开所述第一电源与所述信号复合模块的第四端之间的连接; [0039] 基于所述电压源输出的校准电压及所述放大模块输出的第二电压,校准所述放大模块的放大倍数以校准所述信号传输系统的增益,并校准所述放大模块的失调电压以校准所述第二电压的零点。 [0040] 在一个或多个实施例中,所述基于所述电压源输出的校准电压及所述放大模块输出的第二电压,校准所述放大模块的放大倍数以校准所述信号传输系统的增益,并校准所述放大模块的失调电压以校准所述第二电压的零点,包括: [0041] 在所述校准电压为0V时,校准所述放大模块的失调电压,以使所述第二电压为0V; [0042] 在所述校准电压不为0V时,校准所述放大模块的放大倍数,以使所述第二电压与所述校准电压的比值为预设增益。 [0043] 在一个或多个实施例中,在所述基于所述电压源输出的校准电压及所述放大模块输出的第二电压,校准所述放大模块的放大倍数以校准所述信号传输系统的增益,并校准所述放大模块的失调电压以校准所述第二电压的零点之后,所述方法还包括: [0044] 控制所述第一开关模块建立所述输入信号与所述低频信号处理模块的第一端之间的连接,并控制所述第二开关模块建立所述低频信号处理模块的第三端与所述信号复合模块的第二端之间的连接,及控制所述第三开关模块建立所述第一电源与所述信号复合模块的第四端之间的连接。 [0045] 本申请的有益效果是:本申请实施例的信号传输系统包括耦合模块、第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、低频信号处理模块、信号复合模块、信号转换模块、电光转换模块、光电转换模块、放大模块、电压源与控制器。其中,耦合模块将输入信号中的高频信号耦合至信号复合模块的第一端;电压源输出校准电压;第一开关模块受控于控制器而建立输入信号与低频信号处理模块的第一端之间的连接,或建立电压源与低频信号处理模块的第一端之间的连接;低频信号处理模块将输入信号或校准电压中的低频信号与信号转换模块输出的反馈信号中的低频信号之间的差值放大,并输出低频误差信号;第二开关模块受控于控制器而建立低频信号处理模块的第三端与信号复合模块的第二端之间的连接,或建立低频信号处理模块的第三端与信号复合模块的第三端之间的连接;第三开关模块受控于控制器而建立或断开第一电源与信号复合模块的第四端之间的连接;信号复合模块在第一电源与信号复合模块连接时输出高频信号与低频误差信号叠加后的复合信号至信号转换模块,并在第一电源与信号复合模块断开连接时停止输出复合信号;信号转换模块输出与复合信号呈现线性关系的用于驱动电光转换模块的驱动电流,并用于基于驱动电流生成反馈信号;电光转换模块输出与驱动电流对应的光信号,其中,光信号通过模拟光纤传输;光电转换模块从模拟光纤接收光信号,并输出与光信号对应的第一电压;放大模块将第一电压放大后输出第二电压。通过上述方式,实现将输入信号中的低频信号与高频信号分开进行处理。同时,控制器通过控制第一开关模块以实现电压源与低频信号处理模块的第一端连接,且通过控制第二开关模块以实现低频信号处理模块的第三端与信号复合模块的第三端连接,及通过控制第三开关模块以实现第一电源与信号复合模块的第四端断开连接,此时,对低频信号处理的通道在运行,而对高频信号处理的通道则停止运行,那么,通过校准放大模块的放大倍数就能够校准信号传输系统的增益,且通过校准放大模块的失调电压就能够校准第二电压的零点。从而,实现对系统的增益与输出电压的零点进行校准。附图说明 [0046] 一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不配置对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件。 [0047] 图1是本申请实施例提供的信号传输系统的组成框图的示意图; [0048] 图2是本申请实施例提供的信号传输系统的电路结构示意图一; [0049] 图3是本申请实施例提供的信号传输系统的电路结构示意图二; [0050] 图4是本申请实施例提供的基于信号传输系统的控制方法的流程图; [0051] 图5是本申请实施例提供的的图4中示出的步骤402的一实施方式的示意图。 具体实施方式[0052] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、详细的描述。显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。 [0053] 需要说明的是,当一个元件被表述“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。 [0054] 此外,下面所描述的本申请各个实施例中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构造冲突就可以相互组合。 [0055] 请参照图1,图1为本申请实施例提供的信号传输系统的组成框图的示意图。如图1所示,信号传输系统1000包括耦合模块10、第一开关模块20、第二开关模块30、第三开关模块40、低频信号处理模块50、信号复合模块60、信号转换模块70、电光转换模块80、光电转换模块90、放大模块100、电压源110与控制器120。 [0056] 其中,耦合模块10的第一端分别与输入信号VI N及第一开关模块20的第二端连接于第一节点P1,耦合模块10的第二端与信号复合模块60的第一端连接,信号复合模块60的第二端与第二开关模块30的第二端连接,信号复合模块60的第三端分别与信号转换模块70的第一端及第二开关模块30的第三端连接,信号复合模块60的第四端与第三开关模块40的第一端连接,第三开关模块40的第二端与第一电源VC1连接,第二开关模块30的第一端与低频信号处理模块50的第三端连接,低频信号处理模块50的第一端与第一开关模块20的第一端连接,第一开关模块20的第三端与电压源110连接,信号转换模块70的第二端与电光转换模块80的第一端连接,信号转换模块70的第三端与低频信号处理模块50的第二端连接,光电转换模块90与放大模块100连接,第一开关模块20、第二开关模块30、第三开关模块40、电压源110及放大模块100均与控制器120连接。 [0057] 具体地,耦合模块10用于将输入信号V I N(为直流信号)中的高频信号耦合至信号复合模块60的第一端。电压源110用于输出校准电压VRE,且校准电压VRE的大小由控制器120确定,即控制器120能够通过控制电压源110以控制校准电压VRE的大小。第一开关模块 20用于受控于控制器120而建立输入信号VI N与低频信号处理模块50的第一端之间的连接,或者,第一开关模块20用于受控于控制器120而建立电压源110与低频信号处理模块50的第一端之间的连接。低频信号处理模块50用于将输入信号VI N或校准电压VRE中的低频信号与信号转换模块70输出的反馈信号中的低频信号之间的差值放大,并输出低频误差信号。其中,若是第一开关模块20用于受控于控制器120而建立输入信号VI N与低频信号处理模块50的第一端之间的连接,则低频信号处理模块50用于将输入信号VI N中的低频信号与信号转换模块70输出的反馈信号中的低频信号之间的差值放大,并输出低频误差信号;若是第一开关模块20用于受控于控制器120而建立电压源110与低频信号处理模块50的第一端之间的连接,则低频信号处理模块50用于将校准电压VRE中的低频信号与信号转换模块 70输出的反馈信号中的低频信号之间的差值放大,并输出低频误差信号。第二开关模块30用于受控于控制器120而建立低频信号处理模块50的第三端与信号复合模块60的第二端之间的连接,或者,第二开关模块30用于受控于控制器120而建立低频信号处理模块50的第三端与信号复合模块60的第三端之间的连接。第三开关模块40用于受控于控制器120而建立或断开第一电源VC1与信号复合模块60的第四端之间的连接。信号复合模块60用于在第一电源VC1与信号复合模块60连接时输出高频信号与低频误差信号叠加后的复合信号至信号转换模块70,并在第一电源VC1与信号复合模块70断开连接时停止输出复合信号。信号转换模块70用于输出与复合信号呈现线性关系的用于驱动电光转换模块80的驱动电流,并用于基于驱动电流生成反馈信号。电光转换模块80用于输出与驱动电流对应的光信号,其中,光信号通过模拟光纤2000传输。光电转换模块90用于从模拟光纤2000接收光信号,并输出与光信号对应的第一电压V1。放大模块100用于将第一电压V1放大后输出第二电压V2。控制器 120用于在电压源110与低频信号处理模块50的第一端连接,且低频信号处理模块50的第三端与信号复合模块60的第三端连接,及第一电源VC1与信号复合模块60的第四端断开连接时,校准放大模块100的放大倍数以校准信号传输系统1000的增益,并校准放大模块100的失调电压以校准第二电压V2的零点。其中,在本申请的实施例中,两个变量之间具有对应关系(比如光信号与驱动电流之间具有对应关系)的意思是两个变量具有线性关系(即两个变量之间存在一次方函数关系),例如正比例关系。 [0058] 在该实施例中,当控制器120通过控制第一开关模块20以建立电压源110与低频信号处理模块50的第一端之间的连接,并通过控制第二开关模块30以建立低频信号处理模块50的第三端与信号复合模块60的第三端之间的连接,同时通过控制第三开关模块40以断开第一电源VC1与信号复合模块60的第四端之间的连接时,用于传输高频信号的通道(包括耦合模块10所在的通道)停止运行,而用于传输低频信号的通道(包括低频信号处理模块50所在导通)保持运行,并且,由于信号复合模块60与第一电源VC1之间的连接被断开,则信号复合模块60失电而无法运行,则输入至信号转换模块70的只有低频信号,从而最终得到的第二电压V2也是只有低频信号。此时,信号传输系统1000中只有传输低频信号的通道在运行。 [0059] 从而,信号传输系统1000的增益即为传输低频信号的通道的增益,该增益为V2/VRE。该增益与放大模块100的放大倍数相关,继而控制器120能够通过校准放大模块100的放大倍数,以使V2/VRE等于预设增益,进而达到了校准信号传输系统1000的增益的目的。其中,预设增益为预先设置的增益,其可基于实际应用场景进行设置,本申请实施例对此不作具体限制。比如,在一实施例中,假设预设增益为1,则在VRE保持不变的前提下,控制器120通过校准放大模块100的放大倍数,以使V2=VRE,从而V2/VRE=1,实现了对增益的校准过程。 [0060] 可以理解的是,在本申请的信号传输系统100的中,传输低频信号的通道的增益既等于传输高频信号的通道的增益,也等于同时传输低频信号与高频信号的增益,即等于传输输入信号VI N的信号传输系统100的增益。那么,通过对传输低频信号的通道的增益进行校准,实际上也完成了对传输输入信号VI N的信号传输系统100的增益的校准,从而能够提高信号传输系统100的增益的准确度,有利于提高信号传输系统1000的传输精度。 [0061] 其次,第二电压V2的零点与放大模块100的失调电压相关,则控制器120能够通过校准放大模块100的失调电压,以使在校准电压VRE为0时,放大模块100的输出端为零(即第二电压V2为0),从而达到了校准第二电压V2的零点的目的。在该种情况下,当信号传输系统100用于传输输入信号VI N(包括高频信号与低频信号)时,若输入信号VI N的电压为零,则第二电压V2也为0。其中,失调电压(Offset Vo ltage)指的是当放大模块100的输入端没有信号或信号为零时,在输出端观察到的实际输出电压与理想零电压之间的差异,这种现象通常是因为制造过程中无法使放大模块100内部的所有组件完全对称所导致。并且,在本申请的实施例中,对第二电压V2的零点进行校准指的是最终要确保在没有输入信号VI N或在输入信号VI N的电压为0时,第二电压V2也为0。 [0062] 可以理解的是,在本申请的信号传输系统100的中,由于高频信号不存在零点,所以通过传输低频信号的通道对第二电压V2的零点校准完成之后,在同时传输高频信号与低频信号时,第二电压V2的零点也默认为已被校准完成,从而有利于提高信号传输系统1000的传输精度。 [0063] 另外,由于本申请实施例中各开关模块(包括第一开关模块20、第二开关模块30与第三开关模块40)均未设于输入信号VI N与第一节点P1之间,所以能够在实际应用中选择到可使用的开关器件。反之,若在输入信号VI N与第一节点P1之间设有开关器件,那么因为所有的信号必须经过该开关器件,则该开关器件的输入电容和带宽即为整个信号传输系统的输入电容和带宽。在该种情况下,若是信号传输系统所需实现带宽较低,比如所需实现小于100MHz的带宽,则还能够在实际应用中选择到可使用的开关器件;然而,若是信号传输系统所需实现带宽较高,比如所需实现的带宽为DC‑2GHz(即从直流信号至频率为2GHz的高频信号),则在该种情况下由于开关器件同样要能过达到频率为2GHz,则无法在实际应用中选择到可使用的开关器件,这是因为在实际应用中的开关器件最高通常只达到500MHz左右,例如型号为MAX4564的电子开关,并且虽然存在频率能够达到20GHz的射频电子开关,但是射频电子开关的输入必须为交流信号,而本申请的输入信号VI N必须为直流信号,所以射频电子开关也无法使用。由此可见,若在输入信号VI N与第一节点P1之间设有开关器件,那么就只能适用于低带宽的应用场景中。而本申请的实施例由于各开关模块均未设于输入信号VIN与第一节点P1之间,所以能够在实际应用中选择到可使用的开关器件,并可适用于高带宽的应用场景中,实用性较强。 [0064] 在对信号传输系统1000的增益和第二电压V2的零点校准完成后,控制器120通过控制第一开关模块20以建立输入信号VI N与低频信号处理模块50的第一端之间的连接,并通过控制第二开关模块30以建立低频信号处理模块50的第二端与信号复合模块60的第三端之间的连接,同时通过控制第三开关模块40以建立第一电源VC1与信号复合模块60的第四端之间的连接,继而,信号传输系统100可用于传输输入信号VI N,并且具有较高的传输精度。 [0065] 请参照图2,图2示例性示出了信号传输系统的一种电路结构。如图2所示,耦合模块10包括第一电容C1。 [0066] 其中,第一电容C1的第一端与输入信号VI N连接,第一电容C1的第二端与信号复合模块60的第一端连接。 [0067] 在该实施例中,第一开关模块20包括第一单刀双掷开关K1,第二开关模块30包括第二单刀双掷开关K2,第三开关模块40包括可控开关K3。 [0068] 其中,第一单刀双掷开关K1的公共端为第一开关模块20的第一端(在该实施例中连接于第一运算放大器UA1的同相输入端),第一单刀双掷开关K1的第一连接端为第一开关模块20的第二端(在该实施例中连接于第一耦合电阻RA1),第一单刀双掷开关K1的第二连接端为第一开关模块20的第三端(在该实施例中连接于电压源110)。第二单刀双掷开关K2的公共端为第二开关模块30的第一端(在该实施例中连接于第一运算放大器UA1的输出端),第二单刀双掷开关K2的第一连接端为第二开关模块30的第二端(在该实施例中连接于第三电阻R3),第二单刀双掷开关K2的第二连接端为第二开关模块30的第三端(在该实施例中连接于第二耦合电阻RA2)。可控开关K3连接于第一电源VC1与信号复合模块60的第四端之间。 [0069] 其中,第一单刀双掷开关K1的控制端、第二单刀双掷开关K2的控制端及可控开关K3的控制端均与控制器120连接。 [0070] 其中,在本申请的实施例中,仅示例性示出了第一开关模块20、第二开关模块30与第三开关模块40中的开关的一种实现方式,在其他的实施例中,第一开关模块20、第二开关模块30与第三开关模块40中的开关可以为任何可控开关,比如,继电器、三极管、绝缘栅双极型晶体管(I GBT)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件等。并且第一开关模块20、第二开关模块30与第三开关模块40中的开关可以通过一个开关实现,也可以通过多个开关串联和/或并联的方式实现。 [0071] 在该实施例中,低频信号处理模块50包括第一电阻R1、第二电阻R2、第二电容C2与第一运算放大器UA1,信号复合模块60包括第三电阻R3与缓冲放大器UB1。 [0072] 其中,第一电阻R1的第一端分别与第一运算放大器UA1的输出端及第二开关模块30的第一端连接,第一电阻R1的第二端分别与第二电容C2的第一端及第二电阻R2的第一端连接,第二电阻R2的第二端接地,第二电容C2的第二端分别与第一运算放大器UA1的第二输入端及信号转换模块70的第三端连接,第一运算放大器UA1的第一输入端与第一开关模块 20的第一端连接。第三电阻R3的第一端与第二开关模块30的第二端连接,第三电阻R3的第二端分别与缓冲放大器UB1的输入端及耦合模块10的第二端连接,缓冲放大器UB1的输出端与信号转换模块70的第一端连接。 [0073] 在该实施例中,信号转换模块70包括功率三极管Q1与第四电阻R4。 [0074] 其中,功率三极管Q1的基极与信号复合模块60的第三端连接,功率三极管Q1的集电极与电光转换模块80的第一端连接,功率三极管Q1的发射极分别与第四电阻R4的第一端及低频信号处理模块50的第二端连接。 [0076] 其中,激光二极管D1的第一端与正电源V+连接,激光二极管D1的第二端与第一开关管Q1的第三端连接。 [0077] 具体地,激光二极管D1是一种半导体激光器,也称为LD(Laser Di ode)。它使用半导体材料来产生和放大激光光束。激光二极管D1的工作原理是通过注入电流到半导体材料中,使其产生受激辐射并放大成激光(即输出光信号)。 [0079] 具体地,光电二极管D2用于从模拟光纤2000接收光信号,并将光信号转换为第一电压V1。放大器UC1用于对第一电压V2放大,并输出第二电压V2。 [0080] 在该实施例中,信号传输系统100还包括第一隔离电阻RA1与第二隔离电阻RA2。 [0081] 其中,第一隔离电阻RA1连接于输入信号VI N及第一开关模块20的第二端之间,第二隔离电阻RA2连接于信号复合模块60的第三端及第二开关模块30的第三端之间。 [0082] 第一隔离电阻RA1与第二隔离电阻RA2能够避免低频的第一单刀双掷开关K1与第二单刀双掷开关K2的输入电容对传输高频信号的通道(即第一电容C1、缓冲放大器UB1及功率三极管Q1所在的通道)的带宽带来不良影响。 [0083] 以下对图2所示的电路结构的原理进行说明。 [0084] 当控制器120控制第一单刀双掷开关K1的公共端与第二连接端连接(即电压源110与第一运算放大器UA1的同相输入端连接),并控制第二单刀双掷开关K2的公共端与第二单刀双掷开关K2的第二连接端连接(即第一运算放大器UA1的输出端与第二隔离电阻RA2连接),同时控制可控开关K3断开(即第一电源VC1与缓冲放大器UB1之间的连接被断开,缓冲放大器UB1输出为高阻态)时,用于传输高频信号的通道(包括第一电容C1所在的通道)停止运行,而用于传输低频信号的通道(包括第一运算放大器UA1所在导通)保持运行。并且,由于缓冲放大器UB1与第一电源VC1之间的连接被断开,则缓冲放大器UB1失电而其输出保持高阻态,即缓冲放大器UB1的输出对功率三极管Q1没有影响。可见,驱动功率三极管Q1的只有第一运算放大器UA1输出的低频信号,即输入至功率三极管Q1的基极的只有低频信号,从而最终得到的第二电压V2也是只有低频信号。此时,信号传输系统1000中只有传输低频信号的通道在运行。 [0085] 从而,信号传输系统1000的增益即为传输低频信号的通道的增益,该增益为V2/VRE。该增益与放大器UC1的放大倍数相关,继而控制器120能够通过校准放大器UC1的放大倍数,以使V2/VRE等于预设增益,进而达到了校准信号传输系统1000的增益的目的。 [0086] 其次,第二电压V2的零点与放大器UC1的失调电压相关,则控制器120能够通过校准放大器UC1的失调电压,以使在校准电压VRE为0时,放大器UC1的输出端为零(即第二电压V2为0),从而达到了校准第二电压V2的零点的目的。在该种情况下,当信号传输系统100用于传输输入信号VI N(包括高频信号与低频信号)时,若输入信号VI N的电压为零,则第二电压V2也为0。 [0087] 另外,由于本申请实施例中各开关(包括第一单刀双掷开关K1、第二单刀双掷开关K2与可控开关K3)均未设于输入信号VI N与第一节点P1之间,所以能够在实际应用中选择到可使用的开关器件,并可适用于高带宽的应用场景中,实用性较强。 [0088] 之后,在对信号传输系统1000的增益和第二电压V2的零点校准完成后,控制器120控制第一单刀双掷开关K1的公共端与第一连接端连接(即输入信号VI N与第一运算放大器UA1的同相输入端连接),并控制第二单刀双掷开关K2的公共端与第二单刀双掷开关K2的第一连接端连接(即第一运算放大器UA1的输出端与第三电阻R3连接),同时控制可控开关K3闭合(即第一电源VC1与缓冲放大器UB1连接),继而,信号传输系统100可用于传输输入信号VI N,并且具有较高的传输精度。在该种情况下,信号传输系统1000的具体工作过程如下: [0089] 一方面,输入信号VI N经过第一电容C1,输入信号VI N中的高频分量(即输入信号VI N中的高频信号)耦合至缓冲放大器UB1的输入端。缓冲放大器UB1由运算放大器或分立元件构成,且放大倍数为1。其中,若用VI N(HF)表示输入信号VI N的高频交流分量;用V3表示缓冲放大器U2的输出端输出的电压,V3(HF)表示缓冲放大器U2的输出端输出的高频交流分量;用V4表示功率三极管Q1的发射极上的电压,V4(HF)表示功率三极管Q1的发射极上的电压的高频交流分量,则可得VI N(HF)=V3(HF)=V4(HF)。其中,V3(HF)用于驱动功率三极管Q1,以转换为和V3(HF)成线性关系的电流(该电流为驱动激光二极管D1的电流)的高频交流分量。与此同时,因为功率三极管Q1的基极与发射极之间的电压为0.7V左右的固定电压,另外负电源V‑也是固定电压,所以它们对高频交流信号来讲是交流短路的。从而,可以确定驱动激光二极管D1的电流的高频交流分量ID1(HF)为:ID1(HF)=VI N(HF)/R4。由该公式可知,驱动激光二极管D1的电流的高频交流分量和输入信号VI N中的高频交流分量呈现线性关系。这样就实现了一个针对输入信号VI N中的高频信号的开环控制的方式。 [0090] 另一方面,输入信号VI N与功率三极管Q1的发射极上的电压输入至第一运算放大器UA1。由于第一运算放大器UA1的性能的限制,则只能对较低频率的信号进行处理,一般不会超过10MHz。当频率较高时,随着频率的增大,第一运算放大器UA1的输出电压慢慢变小,直到最后为零。所以第一运算放大器UA1所在回路为处理输入信号VI N中的低频信号的回路。具体地,第一运算放大器U1对输入电压VI N和V4(本质上是对输入电压VI N中的低频信号和V4中的低频信号)的误差进行放大,形成低频误差信号并通过第三电阻R3输入至缓冲放大器UB1。接着,缓冲放大器UB1的输出信号输入至功率三极管Q1的基极,以转换为和V3成线性关系的激光二极管D1的电流(该电流为驱动激光二极管D1的电流)的低频交流分量。可见,第一运算放大器UA1、第三电阻R3、缓冲放大器UB1与功率三极管Q1形成了对输入信号VI N中的低频信号进行闭环控制的回路。在该回路正常工作时,VI N=V4。则激光二极管D1的电流为ID1=(VI N‑V‑)/R4=VI N/R4+(‑V‑/R4)。在该公式中,VI N/R4表示激光二极管D1的工作电流ID1和输入电压VI N成线性关系的;‑V‑/R4=I s,I s就是激光二极管D1的直流工作点电流。调节V‑就可以改变激光二极管D1的直流工作点电流I s。 [0091] 综上,当输入信号V I N处于低频段时,VI N和V4之间的差值放大后的低频误差信号经过第一运算放大器UA1的输出,并送到缓冲放大器UB1和功率三极管Q1后输出V4,再反馈到第一运算放大器UA1形成闭环。与此同时,第一电容C1耦合的高频信号为0,不起作用。当输入信号VI N处于中频段时,随着输入频率的升高,第一运算放大器UA1的输出信号变小,缓冲放大器UB1的输出逐渐由第一电容C1耦合的高频信号和第一运算放大器UA1的输出信号叠加之和决定。当输入信号VI N处于高频段时,第一运算放大器UA1的输出为0,缓冲放大器UB1的输出完全由第一电容C1耦合的高频信号决定。由此可见,该信号传输系统1000能够应用于高频信号与低频信号的场景中,即具有较大的带宽。 [0092] 此外,在该实施例中,还进一步设置了第一电阻R1、第二电阻R2与第二电容C2组成相位补偿电路,以使高频段和低频段的频率响应衔接得很好,进而在整个频率段有一个平坦的频率响应。 [0093] 需要说明的是,如图2所示的信号传输系统1000的硬件结构仅是一个示例,并且,信号传输系统1000可以具有比图中所示出的更多的或者更少的部件,可以组合两个或更多的部件,或者可以具有不同的部件配置,图中所示出的各种部件可以在包括一个或多个信号处理和/或专用集成电路在内的硬件、软件、或硬件和软件的组合中实现。 [0094] 例如,如图3所示,图3示例性示出了低频信号处理支路50与信号复合支路60的另一种电路结构。 [0095] 在该实施例中,低频信号处理模块50包括第二运算放大器UA2,信号复合模块包括复合放大器UB2。 [0096] 其中,第二运算放大器UA2的第一输入端与第一开关模块20的第一端连接,第二运算放大器UA2的第二输入端与信号转换模块70的第三端连接,第二运算放大器UA2的输出端与第二开关模块30的第一端连接。复合放大器UB2的第一输入端与耦合模块10的第二端连接,复合放大器UB2的第二输入端与第二开关模块30的第二端连接,复合放大器UB2的输出端与第二开关模块30的第三端连接。 [0097] 在该实施例中,复合放大器UB2可以为一个放大倍数为1的复合放大器。在一些实施方式中,复合放大器UB2可以用美国T I公司的专用芯片BUF802或其他放大器构成。复合放大器UB2具有高频和低频两个独立信号通道。并且复合放大器UB2低频通道是主通道,高频通道的增益受低频通道的控制。其中,高频通道输入的是输入信号VI N经过第一电容C1耦合至复合放大器UB2的高频信号;低频通道输入的是第二运算放大器UA2输出的信号。第二运算放大器UA2为误差放大器。第二运算放大器UA2输入的信号是VI N和V4。第二运算放大器UA2的输出信号直接送到复合放大器UB2的低频通道。 [0098] 在该实施例中,当控制器120控制第一单刀双掷开关K1的公共端与第二连接端连接,并控制第二单刀双掷开关K2的公共端与第二单刀双掷开关K2的第二连接端连接,同时控制可控开关K3断开时,可对信号传输系统1000的增益和第二电压V2的零点进行校准,具体校准过程与针对图2所示的说明相同,这里不再赘述。 [0099] 在对信号传输系统1000的增益和第二电压V2的零点校准完成后,控制器120控制第一单刀双掷开关K1的公共端与第一连接端连接,并控制第二单刀双掷开关K2的公共端与第二单刀双掷开关K2的第一连接端连接,同时控制可控开关K3闭合,继而,信号传输系统100可用于传输输入信号VI N,并且具有较高的传输精度。 [0100] 在该种情况下,当输入信号VI N处于低频段时,VI N和VV之间的差值放大后的低频误差信号经过第二运算放大器UA2的输出,并送到复合放大器UB2和功率三极管Q1后输出V4,再反馈到第二运算放大器UA2形成闭环。与此同时,第一电容C1耦合的高频信号为0,不起作用。当输入信号VI N处于中频段时,随着输入频率的升高,第二运算放大器UA2的输出信号变小,复合放大器UB2的输出逐渐由第一电容C1耦合的高频信号和第二运算放大器UA2的输出信号叠加之和决定。当输入信号VI N处于高频段时,第二运算放大器UA2的输出为0,复合放大器UB2的输出完全由第一电容C1耦合的高频信号决定。由此可见,该压流转换电路100能够应用于高频信号与低频信号的场景中,即具有较大的带宽。此外,由于所采用的复合放大器UB2能够以低频通道为主通道去控制高频通道的增益,所以高频段和低频段的频率响应能够衔接得很好,进而在整个频率段有一个平坦的频率响应。 [0101] 请参照图4,图4为本申请实施例提供的基于信号传输系统的控制方法的流程图。其中,信号传输系统可通过如图1‑图3所示的结构实现,具体实现过程在上述实施例已进行详细描述,这里不再赘述。如图4所示,该控制方法包括如下步骤: [0102] 步骤401:控制第一开关模块建立电压源与低频信号处理模块的第一端之间的连接,并控制第二开关模块建立低频信号处理模块的第三端与信号复合模块的第三端之间的连接,及控制第三开关模块断开第一电源与信号复合模块的第四端之间的连。 [0103] 步骤402:基于电压源输出的校准电压及放大模块输出的第二电压,校准放大模块的放大倍数以校准信号传输系统的增益,并校准放大模块的失调电压以校准第二电压的零点。 [0104] 具体地,通过执行步骤401,能够使传输高频信号的通道停止运行,并使用于传输低频信号的通道保持运行,同时使信号复合模块60失电而无法运行,则输入至信号转换模块70的只有低频信号,从而最终得到的第二电压V2也是只有低频信号。此时,信号传输系统1000中只有传输低频信号的通道在运行。 [0105] 继而,信号传输系统1000的增益即为传输低频信号的通道的增益,且该增益与放大模块100的放大倍数相关,继而可通过校准放大模块100的放大倍数,以达到了校准信号传输系统1000的增益的目的。而第二电压V2的零点与放大模块100的失调电压相关,则可通过校准放大模块100的失调电压,以达到了校准第二电压V2的零点的目的。 [0106] 在一实施例中,如图5所示,步骤402中基于电压源输出的校准电压及放大模块输出的第二电压,校准放大模块的放大倍数以校准信号传输系统的增益,并校准放大模块的失调电压以校准第二电压的零点的具体实现过程包括如下方法步骤: [0107] 步骤501:在校准电压为0V时,校准放大模块的失调电压,以使第二电压为0V。 [0108] 具体地,通过校准放大模块100的失调电压,以使在校准电压VRE为0时,放大模块100的输出端为零(即第二电压V2为0),可达到了校准第二电压V2的零点的目的。在该种情况下,当信号传输系统100用于传输输入信号VI N(包括高频信号与低频信号)时,若输入信号VI N的电压为零,则第二电压V2也为0。 [0109] 步骤502:在校准电压不为0V时,校准放大模块的放大倍数,以使第二电压与校准电压的比值为预设增益。 [0110] 具体地,传输低频信号的通道的增益为V2/VRE,可通过校准放大模块100的放大倍数,以使V2/VRE等于预设增益,可达到了校准信号传输系统1000的增益的目的。在该种情况下,信号传输系统100用于传输输入信号VI N(包括高频信号与低频信号)时,信号传输系统100的增益(V2/VI N)也等于预设增益。 [0111] 在一实施例中,在执行步骤402之后,该控制方法还包括如下方法步骤:控制第一开关模块建立输入信号与低频信号处理模块的第一端之间的连接,并控制第二开关模块建立低频信号处理模块的第三端与信号复合模块的第二端之间的连接,及控制第三开关模块建立第一电源与信号复合模块的第四端之间的连接。 [0112] 具体地,在对信号传输系统1000的增益和第二电压V2的零点校准完成后,控制器120通过控制第一开关模块20以建立输入信号VI N与低频信号处理模块50的第一端之间的连接,并通过控制第二开关模块30以建立低频信号处理模块50的第二端与信号复合模块60的第三端之间的连接,同时通过控制第三开关模块40以建立第一电源VC1与信号复合模块 60的第四端之间的连接,继而,信号传输系统100可用于传输输入信号VI N,并且具有较高的传输精度。 [0113] 应理解,方法实施例中对信号传输系统1000的具体控制以及产生的有益效果,可以参考上述信号传输系统1000的实施例中的相应描述,为了简洁,这里不再赘述。 [0114] 以上所述仅为本申请的实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本申请的专利保护范围内。 [0115] 以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;在本申请的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现。本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。 |