1Gbps耦合突发模式兼容接收器在光纤总线应用.docVIP

1Gb/s耦合突发模式兼容接收器在光纤总线的应用 摘要——本文描述了应用在光纤总线或分组通信中的高速，突发模式兼容接收器的特性和功能。它包括一个si双极性差分传输阻抗放大器，自动跟踪控制电路，以及一个直流耦合判决电路（ECL兼容脉冲调制）。为了间断数据组，门限控制电路可以捕捉到数据，在1ns内设置逻辑门限电压。在比特率为900Mb/s时，雪崩光电二极管接收器敏感度的典型值为-3.75dBm（10-9BER）。最差情况下，门限控制电路的复位时间100ns，这种接收器可以用于光纤总线的应用，此时数据信号随光能量而变化。 Ⅰ.简介 在数据传输中经常包含数据的短时突发或分组。在传统上，采用交流耦合光接收器来接收连续数据，但在此时这并不适用，除非对数据进行编码以增加更频繁的跳变。为了克服这个问题，出现了直流耦合，突发模式兼容接收器，数据传输为直流500Mb/s[1]，[2]。这个器件包括一个差分阻抗放大器和自动门限阙值跟踪，逻辑控制电路，采用?t为w4.5GHz硅双极线性矩阵技术[3]。控制电路包括一个峰值探测器，这是为了尽可能长时间的保留振幅信息，使输出信号脉宽的失真最小化。 尽管如此，最近，器件处理更高比特率和更复杂光信号格式的能力越来越被大家所关注。例如，光纤总线应用需要一个突发模式兼容接收器来完成高速传输，即可以处理受光能控制的间距更小的分组数据包。传统的光接收器是不能应用在此的。我们需要的接收器和[1]中提到的类似，但是前放的?T为12GHz，（BEST-1）双极增强自校直技术[4]。自动跟踪门限判决控制电路（之后，即指“峰值探测器”）由以前的接收器调置为减少复位时间，使可以接受到受光能控制的紧间距的信号。为了提高敏感度，用InGaAs雪崩光电二极管取代InGaAs p-i-n探测器。 Ⅱ.接收电路和封装 图1.突发模式兼容接收机的结构图 图1是接收器的结构图。直流耦合电路的工作理论已经在之前[6]中介绍了，在此只作简单说明。对数字接收器，双字节数据的辨识取决于已建立的逻辑标准辨别，或者高于1或者低于0。对交流耦合接收器，逻辑门限电平是确定的常数，与输入信号无关，提供直流或信号的低频成分。这种允许数字信号的不规则性排除了这种接收器在总线中的应用，因为总线中的数据标准值可能变得很快。 在直流耦合接收器中不存在这种常数，但是接收必须有一个恰当的逻辑门限对即将输入的信号进行回应。特别是，理想逻辑门限精确在输入信号摆幅的中间值的情况。在突发或总线应用时，信号摆幅在突发之前是未知的，其变化的系数可以达到100或更大。图1中的解决方法是采用适应电路测量将到达的数据组的振幅，在1比特周期内自动调整逻辑门限到信号的中间值。前放包括：1）A1，差分输入/输出，传输阻抗放大器，2）告诉峰值探测器组成的A2，分隔和缓冲晶体管，以及峰值存储电容CPD,3) A3,电压增益级，以及4）直流耦合判决电路（脉冲调制器）。 由于当前没有数据，峰值存储电容CPD放电。当数据到达时，产生光电流Iin，A1的差分输入电压变为ΔV0＝Iin，ZT是 A1的传输阻抗。A1的一个差分输入，因此网络输出电压摆幅的一半被峰值探测器抽样，并存储在CPD。这个半振幅参考标准值应用于A1的一个输入上，建立逻辑门限值。此过程很快，在新突发数据到达后的1比特周期内即可完成。 图2.接收机封装的图片。上图是封装内部，下图为封装的外观图 接收器（图2）安装在一个表面有2个管脚的金属封装上（0.72″W × 1.3″L×0.39″H）。主要元件由一个雪崩光电二极管，前放和IC判决电路组成，和无源元件一起放置在陶瓷衬底上。标准APD的带宽是2GHZ，增益12（由VAPD设置）。前放器的设计参数在表1中给出。判决电路同样是ECL100K输出的双极型IC。陶瓷衬底采用薄覆膜技术制作，包含一个激光电阻，旁路电容，以及以上的两块芯片。 Ⅲ.实验结果 A.敏感度和动态区间与频率的关系 采用Anristu 1601A字符累加器和Anristu 1602A BER计数器[7]进行测量。连续数据的测量使用223-1伪随机型。突发测试数列为（1011001110001111），其后接624 ZEROES 码式（多数0），或它的反转（多数1）。图3表明223-1伪随机型测试时，眼图和光能之间的关系。此时光能取dBm的平均值（峰值=2×平均能量）。比特率大于等于500Mb/s时，眼图的宽度大于区间的70%，动态区间超过25dB。当比特率在700到900Mb/s之间时，眼图的宽度为50%，动态区间跨度在25 dB左右。注意，比特率达到1Gb/s时，“眼睛”的睁开情况以及动态区间范围急剧下降。图4（a）和（b）是（1011001110001111）突发模式下，眼图与光能之间的关系。图4（a）中的比特率为500到800