用于检测信号损失的多路复用积分放大器
阅读说明：本技术 用于检测信号损失的多路复用积分放大器 (Multiplexed integrating amplifier for detecting signal loss ) 是由 C·D·安斯沃思 于 2019-08-07 设计创作，主要内容包括：一种信号损失电路,其具有多路复用器和耦合到多路复用器第一输入的光电二极管。参考信号发生器耦合到多路复用器的第二输入。放大器耦合到多路复用器的输出。分离器包括耦合到放大器输出的多路复用器的输入。第一电容器耦合到分离器的第一输出。第二电容器耦合到分离器的第二输出。比较器具有耦合到分离器第一输出的第一输入以及耦合到分离器第二输出的第二输入。(A signal loss circuit has a multiplexer and a photodiode coupled to a first input of the multiplexer. The reference signal generator is coupled to a second input of the multiplexer. An amplifier is coupled to the output of the multiplexer. The splitter includes an input of a multiplexer coupled to the amplifier output. The first capacitor is coupled to the first output of the splitter. The second capacitor is coupled to the second output of the splitter. The comparator has a first input coupled to the first output of the splitter and a second input coupled to the second output of the splitter.)
技术领域
本发明一般涉及半导体器件，更具体地说，涉及使用多路复用积分放大器(multiplexed integrating amplifier)检测信号损失。
背景技术
半导体器件在现代电子产品中很常见。半导体器件的电子元件的数量和密度各不相同。分立半导体器件通常包含一种类型的电子元件，例如发光二极管(LED)、光电二极管、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器或功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成半导体器件通常包含数百至数百万个电子元件。集成半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件(CCD)、太阳能电池和数字微镜器件(DMD)。
半导体器件执行广泛的功能，例如信号处理、高速计算、发送和接收电磁信号、控制电子设备、将太阳光转换为电能以及为电视显示器创建视觉投影。半导体器件存在于娱乐、通信、电力转换、网络、计算机和消费产品领域。半导体器件也可用于军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备。
光纤通常用于在彼此远离的半导体器件之间传输信号。使用发光二极管(LED)、激光二极管或其他电子可控光源产生进入光纤的光波。光纤将光波从光源设备引导到目标设备。目标设备包括光电二极管，光电二极管将光信号转换为电信号以进行处理。通常使用雪崩光电二极管(APD)以及跨阻放大器(TIA)放大电信号以供半导体器件使用。
图1a示出了简化的光接收器电路。从光纤接收光信号并将光信号指向光电二极管20。在一些实施例中，光电二极管20是雪崩光电二极管。光电二极管20调节电流源24,电流源24从电压源26吸取电流到接地节点28，从而控制传送到跨阻抗放大器(TIA)30的输入信号。跨阻放大器30输出差分对信号作为跨阻放大器输出40，跨阻放大器输出40耦合到收发器以进行进一步处理。
图1b示出了用于光学系统的收发器电路的一部分。跨阻抗放大器输出40耦合到接收器限幅放大器(RLA)50的输入端。接收器限幅放大器50将恒定功率输出信号60输出到其他收发器逻辑，该逻辑将信号转换为数字数据。为了确定输入信号何时丢失，收发器包括信号损失(LOS)电路。
在过去，信号损失电路由参考信号发生器70组成，参考信号发生器70将参考信号72输出到信号损失放大器74。参考信号72是类似于跨阻放大器输出40的信号，其大约是适合于输入到接收器限幅放大器50的最小幅度水平。参考信号72作为阈值工作，通常为5毫伏(mV)峰峰电压。信号损失放大器74尽可能地与接收器限幅放大器50相同。比较器78用于比较接收器限幅放大器50和信号损失放大器74的输出。如果数据输出信号60的幅度低于信号损失放大器74的输出幅度，则比较器78使信号损失信号80有效以通知系统信号损失。
光接收器主数据通路中的接收器限幅放大器50通常包括大的放大器级并能吸收大电流。由于接收器限幅放大器50位于主数据路径中，所以无法中断数据流以检查信号损失。因此，提供第二个相同的放大器74以进行信号损失比较。在不中断主数据路径的情况下,两个相同的放大器允许参考信号与接收的数据进行比较，但是在光学接收器芯片上需要大量空间并且显著增加总电流消耗。而且，比较器78表示接收器限幅放大器50的显著负载，因此降低了接收器限幅放大器的性能。因此，需要一种具有减小电路占用面积要求和电流要求的信号损失电路。
具体实施方式
本发明在以下描述的一个或多个实施例中参照附图进行描述，其中相同的数字表示相同或相似的元件。尽管根据实现本发明目的的最佳模式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，说明书旨在涵盖所附权利要求定义的本发明精神和范围内可能包含的替代品、修改和等效物以及由以下公开和图示支持的权利要求的等效物。
图2a示出了具有信号损失(LOS)电路100的光学接收器电路。信号损失电路100的输入与跨阻放大器输出40的差分信号耦合，并与接收器限幅放大器50并联。信号损失电路100不具有与接收参考信号的接收器限幅放大器50相同的放大器并不将输出与接收器限幅放大器输出信号60进行比较，而是独立于接收器限幅放大器50生成LOS信号80。信号损失电路100的占用面积比接收器限幅放大器50小得多，并且消耗的电流也少得多。因此，用信号损失电路100代替现有技术中与接收器限幅放大器50相同的信号损失放大器74，可以减小光纤收发器的总电路尺寸和电流消耗。
图2b是信号损失电路100的示意图。跨阻放大器输出40路由到多路复用器(MUX)110的一个输入端。多路复用器(multiplexer)110的第二输入耦合到参考信号发生器120。参考信号发生器120输出参考信号122，该参考信号122大约是接收器限幅放大器50可以接受的跨阻放大器输出40的最小大小(magnitude)。因此，如果跨阻放大器输出40的幅度下降到低于参考信号122的幅度，则信号损失信号80有效。参考信号发生器120的其他细节如下图2c所示。
多路复用器110在输出跨阻放大器输出40和参考信号122之间交替变化,生成多路复用器输出126到信号损失放大器块130。当多路复用器110切换输出哪个信号时，多路复用器110可选地将多路复用器输出126短暂地短接到0mV以允许信号损失放大器块130归零。信号损失放大器块130具有放大器，该放大器将多路复用器输出126的大小增加到更有用的大小以进行比较。因为没有针对接收器限幅放大器50的输出进行比较，信号损失放大器块130中的放大器具有比现有技术中的信号损失放大器74更小的占用面积要求和电流要求。信号损失放大器块130对放大的信号进行整流并输出组合直流(DC)信号136，组合直流信号136具有与从多路复用器输出126接收的信号的大小成比例的电压电位。组合直流信号136称为组合直流信号，因为根据多路复用器110的状态，相同的电导体将具有来自数据路径或参考路径的信号。在图2d中更详细地示出了信号损失放大器块130,其中其他特征在下面的图3和4中示出。
组合直流信号136路由到分离器(demux)140。根据多路复用器110是否将跨阻放大器输出40或参考信号122耦合到信号损失放大器块130，多路复用器140将组合直流信号136拆分成数据直流信号142或参考直流信号144输出。如果信号损失放大器块130的输入通过多路复用器110耦合到跨阻放大器输出40，则分离器140将组合直流信号136耦合到数据直流信号142并且向参考直流信号144呈现高阻抗。如果信号损失放大器块130的输入通过多路复用器110耦合到参考信号122，则分离器140将组合直流信号136耦合到参考直流信号144并且向数据直流信号142呈现高阻抗。当多路复用器110切换哪个输入耦合到多路复用器输出126时，还存在短暂的时间段，用于信号损失放大器块130的自动归零。在自动归零时间段期间，分离器140的两个输出都处于高阻抗。
比较器块150接收数据直流信号142和参考直流信号144，并进行比较以确定是否已经发生信号损失。比较器块150包括分别耦合到数据直流信号142和参考直流信号144的一对积分电容器。当分离器140将组合直流信号136耦合到数据直流信号142时，比较器块150中的数据积分电容器充电到组合直流信号136的电压电势。当分离器140具有高阻抗的数据直流信号142的输出时，比较器块150中的数据积分电容器保持电压电平。类似地，当分离器140将组合直流信号耦合到参考直流信号144时，比较器块150中的参考积分电容器充电到组合直流信号136的电压，否则参考积分电容器在高阻抗期间保持电压电平。
比较器块150中的比较器通过比较两个电容器的电压电势来确定数据直流信号142的两个导体之间的电压电位差是高于还是低于参考直流信号144的两个导体之间的电压电位。如果在数据直流信号142上接收的电压电势小于在参考直流信号144上接收的电压电势，则跨阻放大器输出40的大小已经下降到低于参考信号122的大小。信号损失信号80由比较器块150断定，并且输入光信号应该被设备认为丢失。比较器块150的其他细节在图2e中示出，其中其他特征在图4中示出。
信号损失电路100能够仅使用单个信号损失放大器来确定信号损失，该放大器显著小于现有技术中所需的与接收器限幅放大器50相同的放大器。信号损失电路100在用于跨阻放大器输出40的数据信号和参考信号122之间进行信号损失放大器块130的时间多路复用。因为信号损失电路100并联耦合到接收器限幅放大器50的主数据路径，而不是在信号损失比较中使用接收器限幅放大器50的输出，所以能够中断到信号损失放大器块130的数据信号。因为在中断期间接收的数据将丢失，所以到接收器限幅放大器50的数据是不可中断的。然而，到信号损失电路100的数据信号仅用于信号损失比较，不需要正确接收光学数据。
跨阻放大器输出40的数据信号和参考信号122时间多路复用于信号损失放大器块130中，然后在信号损失放大器块的输出端解复用以进行比较。用于信号损失检测(MIALOS)系统的多路复用积分放大器为光收发器提供了显著减小的尺寸和功耗。通过移除作为接收器限幅放大器负载的比较器78，可以提高主数据接收器限幅放大器50的性能。具有用于信号损失检测的单个放大器路径允许使用更小的放大器级，因为抖动是一个较小的问题。单个放大器路径还意味着数据和参考信号在温度、过程和电源电压的变化上接收相同的放大量，从而提高信号损失比较的准确性。此外，来自信号损失放大器块130的任何直流偏移对于数据和参考路径都是相同的，因此在比较器块150中进行直流差异比较时可以抵消。由信号损失放大器块130获得的任何噪声对于数据和参考信号也可能是共同的，然后在直流比较中将其抵消。
现有技术中，使得多路复用信号损失放大器拓扑难以实现的光收发器的一个方面是：通常用于光收发器的传输门不足以快速多路复用接收的信号。通常，Bi-CMOS技术用于制造具有依赖于RF放大的BJTs的收发器和用于控制逻辑的CMOS。由于RF信号不通过CMOS控制逻辑进行切换，因此使用较慢的CMOS技术来节省资金。现有技术中使用的Bi-CMOS工艺的CMOS部分因为太慢而不能正确地执行信号损失电路100。信号损失电路100使用CMOS传输门，CMOS传输门(transmission gate)在数据信号的完全切换频率下是精确的，例如在用于10千兆位数据连接的频率5GHz下。
具有独立于接收器限幅放大器50的信号损失电路100的多路复用拓扑的一个优点是：可以关闭接收器限幅放大器以节省功率，而控制逻辑仍然可以监视信号以用于信号损失信号80的有效或无效。在现有技术中，如果接收器限幅放大器50关闭，则没有什么可与参考信号比较。信号损失电路100也可以在仍然通过接收器限幅放大器50接收数据的同时关闭。
图2c示出了参考信号发生器120的其他细节。信号发生器120具有信号损失参考电压发生器151和信号损失参考调制器152。电压发生器151由信号损失电平输入154、信号损失滞后输入155和信号损失状态输入156控制。电压发生器151包括数模转换器(DAC)和缓冲驱动器，以基于在输入154-156处接收的信号将直流电压158输出到调制器152。直流电压158是由输入154-156配置的电压，大约等于跨阻放大器输出40的最小可接受的峰间电压摆动。直流电压158包括两个导体，其具有参考共模电压的两个不同的电压电平。
直流电压158的值由输入154-156控制。在一个实施例中，输入154-156连接到收发器内的硬件寄存器，该收发器由收发器内部或外部的处理器控制。信号损失电平输入154设置直流电压158的默认直流电压值。在一个实施例中，信号损失电平输入154是电压发生器151的8位输入，电压发生器151将直流电压158设置为0mV和127mV之间的值，输入154的二进制值将直流电压值设置为0.5mV增量。并非推荐所有信号损失电平输入154的值，例如，在一些实施例中，可以仅在10mV和100mV之间的范围内保证信号损失精度。
信号损失滞后输入155控制信号丢失时应用的滞后量。在一个实施例中，信号损失滞后输入155是三位值，该三位值设置滞后的分贝(dB)值。在一个实施例中，信号损失滞后输入155的每个二进制数字增量将电压发生器151的滞后增加0.5dB，例如0b000禁用滞后，0b001提供0.5dB的滞后，0b111提供3.5dB的滞后。在其他实施例中，信号损失滞后输入155的二进制值与实际滞后值之间的转换可以使用任何合适的编码。
当信号损失电路100使得信号损失信号80有效时，信号损失状态输入156有效。信号损失状态输入156可以直接耦合到信号损失信号80，或者可以存在中间逻辑。当检测到信号丢失时，信号损失状态输入156告知电压发生器151，并因此应用滞后。当信号损失状态输入156有效时，直流电压158由信号损失滞后输入155设置的增益因数增加，例如，滞后输入的1.0dB滞后设置将使直流电压158从50mV增加到大约56.1mV。对于50mV阈值电平的1.0dB滞后设置意味着，如果跨阻放大器输出40低于50mV，即低于信号损失阈值，则将认为丢失光信号，直到跨阻放大器输出40上升到至少56.1mV。滞后降低了信号损失信号80在有效和无效之间快速切换的可能性。
除了输入154-156之外，还可以存在到电压发生器151的输入或电压发生器151内的可编程寄存器，以设置直流电压158的温度斜率。电压发生器151可编程为随着温度升高时，与跨阻放大器30的下降增益匹配。在一个实施例中，在0dB/℃和0.028dB/℃之间存在八个单独的斜率，其对应于寄存器中的代码0x00至0x07。电压发生器151中的可编程温度斜率校正块将偏置电流施加到电压发生器，使得直流电压158跟踪跨阻放大器输出40中的变化，以给出准确的光信号电平阈值。在电压发生器151中或跨阻放大器30上，温度可以由温度检测电路检测。温度检测电路可以是具有随着温度变化的电阻的热敏电阻、具有取决于温度值的电容器或任何其他合适的装置。
信号损失调制器152从电压发生器151接收直流电压信号158并以合适的频率切断电压以产生参考信号122。信号损失调制器152包括开关，该开关在输出直流电压158的电压电位到参考信号122或者输出0V到参考信号输出之间交替。因此，参考信号122变为交流信号，其峰峰幅度近似等于直流电压158的电压电势。在一个实施例中，信号损失调制器152在10兆赫(MHz)下切断直流电压158以产生参考信号122。
参考信号122与跨阻放大器输出40一起耦合到多路复用器110，并且多路复用器110经由多路复用器输出126将两个信号中的一个耦合到信号损失放大器块130。图2d示出了信号损失放大器块130的细节。多路复用器输出126作为输入耦合到信号损失放大器160。在一个实施例中，信号损失放大器160是高速线性放大器。信号损失放大器160输出了多路复用器输出126的放大版本作为信号损失放大器输出162。
信号损失放大器输出162是交流(AC)信号，其基本上与跨阻放大器输出40或参考信号122相同，这取决于多路复用器110输出的信号。信号损失放大器输出162的交流信号耦合到射频(RF)整流器164。整流器164包括配置在全波桥式整流器中的二极管，以产生组合直流信号136。在其他实施例中使用其他整流器拓扑。组合直流信号136包括两个导体上的电压电势，该电压电势近似等于信号损失放大器输出162的幅度。比较器块150中的电容器将组合直流信号136的电压电势保持在交流信号的峰值电压附近。在组合直流信号136没有显著负载的情况下，纹波保持相对较低的水平。
信号损失放大器输出162还耦合到自动归零放大器块166。自动归零放大器块166包括差分运算跨导放大器(OTA)。自动归零放大器块166中的差分运算跨导放大器放大来自信号损失放大器160的直流偏移，并将偏置直流电流168输出到信号损失放大器。馈送偏置电流168到采样，并保持校正电路，以校正信号损失放大器160的直流偏移。归零偏移值作为电荷存储在自动归零放大器块166中的电容器上。电容器明显小于现有技术拓扑中的直流恢复电路所需的电容器。
在一些实施例中，当多路复用器110切换正在放大的信号时，会发生自动归零。当在切换信号时，存在一个短暂的时间段，其中多路器110将放大器160的输入短路到零毫伏。自动归零放大器166在自动归零期间改变偏压电流168，使放大器160的输出为零。当放大器160放大跨阻放大器输出40或参考信号122时，偏压电流168保持恒定，当多路复用器110将输入信号交换到放大器块130时，自动归零再次发生。在其他实施例中，自动归零放大器块166可以较少地更新自动归零偏压电流168，或者即使放大器160处于激活状态，也可以不断更新偏压电流。在其他实施例中，自动归零放大器166的输入由组合直流信号136提供，而不是信号损失放大器输出162的交流信号。
组合直流信号136是一个电压电位，其表示当前输入到信号损失放大器块130的任一信号的幅度(参考信号122或跨阻放大器输出40)。将组合直流信号136传递到分离器140，并根据哪个信号输入到放大器块130从而分离到比较器块150的两个不同输入。如果块130放大跨阻放大器输出40，则分离器140将组合直流信号136耦合到数据直流信号142，并且参考直流信号144是来自分离器的高阻抗输出。如果块130放大参考信号122，则分离器140将组合直流信号136耦合到参考直流信号144，并且数据直流信号142是来自分离器的高阻抗输出。高阻抗意味着，分离器140与特定输出的开路连接类似，不会从高阻抗输出中吸取大电流，也不会向高阻抗输出中输出大电流。处于高阻抗状态时，比较器块150中的各个电容器可以保持电荷，并在选择其他分离器140输出时保持相对恒定的电压电位。
图2e示出了比较器块150从分离器140接收数据直流信号142和参考直流信号144的细节。比较器块150具有两个积分电容器。数据积分电容器172从数据直流信号142接收电压电位，并充电到与跨阻放大器输出40的峰间值幅度成比例的电压电位。然后，数据积分电容器172保持大致相同的电压电位，而放大器块130切换到放大参考信号122。当放大参考信号122时，分离器140将组合直流信号136耦合到参考直流信号144，并将参考积分电容器174充电到与参考信号122成比例的电压电位。
分离器140交替地使电容器172和电容器174更新，而另一个电容器保持其电压电势。比较器176接收数据直流信号142和参考直流信号144的电压电位，并输出一个指示两个输入中哪个更高的信号。在一个实施例中，使用能够比较两个差分输入的运算放大器来实现比较器176。当数据直流信号142低于参考直流信号144时，比较器176输出逻辑信号，以指示信号丢失。比较器176的输出可以是低电平有效或高电平有效。在一些实施例中，比较器块150包括积分电容器172-174和比较器176的输入之间的阻容滤波器，以减少比较器176的噪声对直流信号142和144的影响。
比较器176的输出可选地通过故障滤波器180路由以产生信号损失信号80。故障滤波器180是一种延迟滤波器，其要求在有效信号损失信号80之前，在一个阈值时间内有效比较器176的输出。在一个实施例中，故障滤波器包括2.5微秒(μs)延迟。延迟可以通过电阻-电容(RC)滤波器来配置，该滤波器将信号的上升时间从比较器176减慢到故障滤波器180中的缓冲器。故障滤波器180降低了由光信号中非常短的故障来有效信号损失信号80的可能性，这些故障是正常的，而且不一定会导致数据丢失。
图3示出了信号损失放大器块130的实施例，作为信号损失放大器块130b，其具有两个放大器级160a和160b。第一放大器160a接收多路复用器输出126并应用放大以产生第一级放大信号162a。放大器160a的输出由整流器164a整流，并作为第一级直流信号136a提供给开关140b。第一级放大信号162a也作为输入耦合到第二级放大器160b。第二级放大器160b在第一级放大器160a已经完成放大的操作之上施加第二放大系数。第二级放大器160b的输出由整流器164b整流，并作为第二级放大信号162b耦合到开关140b。
开关140b的操作与前一实施例中的分离器140类似。然而，除了将输入解复用到数据直流信号142或参考直流信号144之外，开关140b还包括用于选择第一级放大器160a的输出或第二级放大器160b的输出的开关。具有两级放大器允许信号损失电路100根据输入信号的幅度应用不同量的放大。
较小的输入信号通常需要较大的放大，以确保与参考的比较是准确的。在一个实施例中，如果参考信号122的幅度小于或等于20mV，则使用两个放大级。否则，仅使用第一放大级。为了使用两个放大级，开关140将第二级直流信号136b连接到适当的直流信号142或144。为了仅使用第一放大级，开关140将第一级直流信号136a连接到适当的输出。为了节省功率，信号损失电路100可以配置为当仅使用第一级时对第二级放大器160b断电。
自动归零放大器166b具有第一级放大信号162a和第二级放大信号162b作为输入。根据正确的输入，自动归零放大器166b归零，这取决于开关140b正在使用哪个输出。因此，正在使用的输出与被归零的输出相同。
图4示出了可与图3中的两个放大器级一起使用的开关射频整流器。每个整流器块200包括开关202，开关202用于将放大器160a和160b的输出切换和解复用到电容器172和174。开关202可以使用CMOS逻辑门、双极结晶体管或可用于控制电流的任何其他电子设备来实现。开关202实现图3中的开关140b的功能，但是开关202包含在具有整流器164的整流器块200中。
开关202a耦合在第一级整流器164a和数据积分电容器172之间。在只激活第一放大器级160a的时间段内，不使用第二放大器级160b，并且多路复用器110将跨阻放大器输出40连接到放大器块130时，开关202a由控制器或其他逻辑闭合，以将数据积分电容器172连接到整流器164a，并将数据积分电容器充电到第一级直流信号136a的电位电压。打开开关202b，以防止修改存储在参考积分电容器174上的值。
开关202b耦合在第一级整流器164a和参考积分电容器174之间。在只激活第一放大器级160a的时间段内，不使用第二放大器级160b，并且多路复用器110将参考信号122连接到放大器块130时，开关202b由控制器或其他逻辑闭合，以将参考积分电容器174连接到整流器164a，并将参考积分电容器充电至第一级直流信号136a的电压电位。打开开关202a,以防止修改存储在数据积分电容器172上的值。
开关202c耦合在第二级整流器164b和数据积分电容器172之间。在第一放大器级160a和第二放大器级160b串联使用的时间段期间，并且多路复用器110将跨阻放大器输出端40连接到放大器块130时，开关202c由控制器闭合,以将数据积分电容器172充电到来自整流器164b的第二级直流信号136b的电压电位。打开开关202d，以防止修改存储在参考积分电容器174中的电压电位。
开关202d耦合在第二级整流器164b和参考积分电容器174之间。在第一放大器级160a和第二放大器级160b串联使用的时间段期间，并且多路复用器110将参考信号122连接到放大器块130时，开关202d由控制器或其他逻辑闭合,以对参考积分电容器174充电到来自整流器164b的第二级直流信号136b的电压电位。打开开关202c,以保持数据积分电容器172上的电压电位。
图5示出了示出信号损失电路100的操作的时序图。第一个图表显示了随时间变化的参考信号122，标记为REF 122。阈值设置为40mV峰间值，因此参考信号122的交流信号在时间t0从-20mV延伸到+20mV。第二个图表显示跨阻放大器输出40，标记为TIA OUT 40。在时间t0，跨阻放大器输出40的幅度大于40mV峰间值。
图5中的第三个图表示出了多路复用器输出126。多路复用器输出126在输出参考信号122和跨阻放大器输出40之间交替。多路复用器输出126的各个图表部分的阴影表示源。如果多路复用器110正在由图表上的给定时间输出参考信号122(例如，从时间t1到时间t4)生成多路复用器输出126，则该部分具有与参考信号122的图表类似的正方形或菱形阴影。如果多路复用器输出126正在输出跨阻放大器输出40(例如从时间t5到时间t8)，图中多路复用器输出126的那部分将用对角线(如跨阻放大器输出40的图表)涂暗。
多路复用器110在输出参考信号122和输出跨阻放大器输出40之间重复交替。在图5中，多路复用器110首先从时间t1到t4输出参考信号122，然后从时间t5到t8输出跨阻放大器输出40。当信号损失电路100工作时，多路复用器110继续交替地输出参考信号122和跨阻放大器输出40。时间轴以方便的时间单位标记，用于解释信号损失电路100的功能，不一定需要使用正常的时间单位，例如μs。在一个实施例中，每个信号由多路复用器110输出持续6-10μs。用于输出每个信号的时间应足够长，以便将信号正确地集成在电容器172和174上。时间单位也不一定是恒定的，即每个信号输出到多路复用器输出126之间的归零周期不一定是信号输出时间的四分之一。
每当多路复用器110切换哪个正在输出的信号时，输出在一段时间短路为0mV。自动归零放大器块166调整信号损失放大器160，使放大器在多路复用器输出126保持在0mV时输出大约0mV。每次切换多路复用器输出126时，信号损失电路100都将放大器块160置零，以便新信号与放大器的适当归零结合。图5的图表在时间t0开始,其中多路复用器输出126在一个单位时间内保持在0mV。在t0和t1之间，从多路复用器110到放大器块130的输入为0mV，自动归零放大器166调整信号损失放大器160输出约为0mV。
图5中的第四个图表示出了数据直流信号142和参考直流信号144的电压电位。在时间t1，当多路复用器110开始输出参考信号122时，参考直流信号144的电压电势随着参考积分电容器174的充电而提升。参考直流信号144提升到大约40mV直流电压，这是参考信号122的峰间电压电位。由于参考信号122首先由多路复用器110输出，因此参考积分电容器174上的电压短暂地高于数据积分电容器172，并且使信号损失信号80有效。信号损失信号80在图5的第五和最后一个标绘中示出。信号损失电路100的控制逻辑可以配置为在启动期间忽略虚假的信号损失的有效，直到积分电容器172和174都充电到有效电压电位为止。跨阻放大器输出40可以在启动期间首先从多路复用器110输出，这将降低在启动期间使使号损失信号80有效的可能性。在其他实施例中，故障滤波器180足以在启动期间防止使信号损失信号80有效。
多路复用器110在时间t4完成输出参考信号122，并且在时间t5到时间t8之间切换到输出跨阻放大器输出40之前，再次向自动归零信号损失放大器160输出一个时间单位的0mV。当多路复用器110在t5和t8之间输出跨阻放大器输出40时，数据直流信号142随着数据积分电容器172充电而升高电压电位，其大约等于跨阻放大器输出40的峰峰幅度。在时间t6之后不久，数据直流信号142增加到参考直流信号144之上，结果使信号损失信号80无效。同时，分离器140到参考直流信号144的输出处于高阻抗，以允许参考积分电容器174在数据直流信号142充电时保持参考直流电压稳定。
在从时间t8到t9的另一个自动归零周期之后，参考信号122再次从时间t9到时间t12输出到参考直流信号144。参考信号122没有改变，因此参考直流信号144保持在大约40mV的现有电压电位。同时，分离器140对数据直流信号142的输出是高阻抗，以允许数据积分电容器172保持数据直流信号电压电势稳定。
从时间t13到时间t16，多路复用器110再次输出跨阻放大器输出40。在时间t14，由于光电二极管20接收的光信号幅度的减小，跨阻放大器输出40的幅度开始降低。因此，多路复用器输出126在时间t14开始降低幅度。当多路复用器110不再输出跨阻放大器输出40时，跨阻放大器输出40和多路复用器输出126的减小的峰间值幅度将在时间t14到时间t16减小数据直流信号142的电压电势。从时间t16到t21，当信号损失电路100自动归零并更新参考直流信号144时，跨阻放大器输出40的幅度继续缩小。然而，多路复用器110没有传送跨阻放大器输出40，因此数据直流信号142直到时间t21才更新。分离器140到数据直流信号142的输出是高阻抗，并且通过数据积分电容器172保持电压电势稳定。
到时间t21，当多路复用器110再次输出跨阻放大器输出40时，跨阻放大器输出40的幅度已经下降到低于参考信号122的幅度。由于数据直流信号142的电压较低，数据积分电容器172在时间t21开始放电。在时间t21之后不久，数据直流信号142的电压电势下降到低于参考直流信号144的电压电势，使比较器176使信号损失信号80有效。到时间t24为止，数据直流信号142继续下降，此时来自分离器140的输出变为高阻抗。
在时间t21之后不久，当信号损失信号80有效时，参考信号发生器120的滞后特征开始并且增加参考信号122的峰间值电压电势。在时间t25，下一次多路复用器110输出参考信号122，增加的电压电势反映到参考直流信号144。数据直流信号142将需要增加到比参考信号122的初始值稍高的电压电位，以使信号损失信号80无效。
虽然已经详细说明了本发明的一个或多个实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以对那些实施例进行修改和调整。