通信装置、终端装置以及有源光缆制造方法及图纸

通信装置(111)具备控制部(10)、差动输入终端电阻器(11)、线性激光驱动器(12)、发送信号检测部(13)、线性跨阻抗放大器(14)、线性可变增益放大器(15)、线性输出驱动器(16)、脉冲数检测部(17)、接收信号检测部(18)以及振幅检测部(19)。控制部(10)输出用于设定差动输入终端电阻器(11)的电阻值的Term信号、用于控制线性激光驱动器(12)的动作的TxEN信号以及LS信号、用于控制线性TIA(14)、线性VGA(15)以及线性输出驱动器(16)的动作的RxEN信号、以及用于控制线性VGA(15)的增益的GCTL信号。控制线性VGA(15)的增益的GCTL信号。控制线性VGA(15)的增益的GCTL信号。

【技术实现步骤摘要】
通信装置、终端装置以及有源光缆


[0001]本专利技术涉及通信装置、终端装置以及有源光缆。

技术介绍

[0002]作为用于将外围设备连接到计算机等信息设备的串行总线标准之一，有通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)。USB是在1996年出现作为最初的标准的USB1.0之后，在当前的个人计算机周边设备中最普及的通用接口标准。在2017年9月正式发布了USB3.2标准，在2019年8月正式发布了USB4标准。USB 4对USB 3.2要求向后兼容性。
[0003]作为主信号的SS(Super Speed：超高速)信号的数据速率(每1通道)在USB3.2的Gen1中为5Gbps，在USB3.2的Gen2中为10Gbps，在USB4的Gen2中为10Gbps，在USB4的Gen3中为20Gbps。SS信号是差动信号。SS信号的通信可以利用2通道。
[0004]图1是表示通过符合USB4标准的通信电缆连接了2个设备的结构的图。DFP(Downstream Facing Port：下游面临的端口)和UFP(Upstream Facing Port：上游面临的端口)是链路部分。DFP是主机侧的设备，例如是计算机等信息设备。UFP是设备侧的设备，例如是鼠标、显示器等周边设备。通道适配器(Lane Adapter)分别设置于DFP以及UFP，是基于USB4的SS信号通信的主体。DFP包括通道0适配器和通道1适配器。UFP也具备通道0适配器和通道1适配器。通道0与通道1结合(bonded)。这些USB通道能够具备发送用的差动信号对和接收用的差动信号对。边带(side band)
·
信道SBC是2根有线信道(wire channel)。
[0005]DFP和UFP通过通信电缆彼此连接。在将DFP和UFP相互连接的通信电缆短的情况下，该通信电缆可以是无源电缆。另一方面，在通信电缆长的情况下(例如在USB4的情况下长度为0.8m以上的情况下)，要求该通信电缆为有源电缆。作为有源电缆，有保持电信号的形态传输的有源铜电缆(Active Copper Cable、ACC)和将电信号转换为光信号并传输光信号的有源光缆(Active Optical Cable、AOC)。
[0006]有源电缆具备有源器件。有源器件能够对主信号进行与耗电量相应的主动动作。在ACC的情况下，有源器件是对信号的损失(特别是高频带的损失)进行修正的重驱动器、重计时器等。在AOC的情况下，有源器件是将电流信号转换为光信号的激光二极管、向激光二极管供给电流信号来驱动激光二极管的激光驱动器、将光信号转换为电流信号的光电二极管、将从光电二极管输出的电流信号转换为电压信号的跨阻抗放大器(Transimpedance Amplifier(TIA))等。
[0007]在有源电缆中，除了从一个终端侧的通信装置向另一个终端侧的通信装置发送信号(主信号、LFPS信号)之外，还发送电气空闲(Electrical Idle)信息。LFPS信号(Low Frequency Periodic Signaling：低频周期性信令)是为了在通道适配器间建立通信而在通道适配器间相互发送的低速切换(toggle)模式信号。LFPS信号的周期为20～100ns。在USB3.2标准中，LFPS信号至少为2个循环，在USB4标准中，LFPS信号至少为16个循环。LFPS信号发送期间最短为40ns。电气空闲(以下称为“EI”)不是电压信号的逻辑电平L或逻辑电平H的电压，而是两者之间的中间电平的电压。
[0008]在专利文献1中公开了意图用于AOC的终端的通信装置。在该文献中，从一个终端侧的通信装置向另一个终端侧的通信装置发送的光信号对于主信号是具有本来的逻辑电平H和逻辑电平L的信号，对于LFPS信号在整个LFPS信号发送期间是逻辑电平H的固定值，对于EI信息在整个EI状态期间是逻辑电平L的固定值。另外，从一个终端侧的通信装置向另一个终端侧的通信装置发送的光信号包含用于识别从EI信息发送变化为主信号发送的定时和从EI信息发送向LFPS信号发送变化的定时的脉冲信号。
[0009]在该文献中，接收到上述那样的光信号的通信装置在接收到的信号为逻辑电平L的期间持续的情况下，判断为是EI状态期间。通信装置在接收到的信号从逻辑电平L转移为逻辑电平H之后在固定期间内固定为逻辑电平H时，判断为从EI状态期间转移为了LFPS信号发送期间。然后，检测到转移到了LFPS信号发送期间的通信装置通过内置振荡器再次生成LFPS信号，并将该再次生成的LFPS信号输出到后级。此时输出LFPS信号的期间的长度与LFPS信号发送期间的长度相等。另外，若接收到的信号在从逻辑电平L转移为逻辑电平H之后包含有规定的脉冲信号，则通信装置判断为从EI状态期间转移到了主信号发送期间，将接收到的主信号放大并向后级输出。
[0010][专利文献1]美国专利第10，425，161号公报

技术实现思路

[0011]本专利技术人发现，专利文献1所公开的通信装置具有如下问题。
[0012]该文献所公开的通信装置作为基于接收到的光信号而输出电信号的路径，并列地具备用于输出主信号的第1输出驱动器和用于输出重新生成的LFPS信号的第2输出驱动器。因此，输出端的负载电容变大，难以输出高速信号。例如，在USB4的Gen3中，主信号的数据速率(每1通道)为20Gbps，但难以输出这样的高速信号。假设仅设置1个输出驱动器，即使在该输出驱动器的前级设置用于切换路径的选择器，该选择器的输出端的负荷也较重，同样难以高速化。
[0013]认为这样的问题是由于作为激光驱动器和TIA使用了限幅放大器型的激光驱动器和TIA而产生的。限幅放大器只能输出逻辑电平H及逻辑电平L这2个值，无法输出逻辑电平H与逻辑电平L之间的中间电平的值。即，无法发送与EI状态时的中间电平的电压对应的强度的光信号。
[0014]因此，在专利文献1所公开的专利技术中，关于EI信息，光信号在整个EI状态期间内被设为逻辑电平L的固定值。另一方面，对于LFPS信号，光信号在整个LFPS信号发送期间被设为逻辑电平H的固定值，仅发送LFPS信号发送期间的信息。因此，通信装置除了用于输出主信号的第1输出驱动器以外，还需要具备重新生成LFPS信号的内置振荡器和用于输出该重新生成的LFPS信号的第2输出驱动器。这样，由于需要并联地设置2个输出驱动器，所以输出端的负载电容变大，难以输出高速信号。
[0015]为了解决这样的问题，作为激光驱动器以及TIA，考虑不使用限幅放大器型的激光驱动器以及TIA，而使用线性放大器型的激光驱动器以及TIA。线性放大器的输入信号电平与输出信号电平之间的关系为大致线性。因此，如果使用线性放大器型的激光驱动器和TIA，则无论是主信号、LFPS信号和EI中的哪一个，都能够在发送侧形成保持电信号的波形的原样的光信号的波形，另外，能够在接收侧形成保持光信号的波形的原样的电信号的波
形。因此，不需要在专利文献1所公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通信装置，其在有源光缆中设置于第1端侧或者第2端侧，所述有源光缆使用分别设置于所述第1端侧以及所述第2端侧的激光二极管以及光电二极管而在所述第1端侧与所述第2端侧之间进行通信，所述通信装置具备：差动输入终端电阻器，其对差动输入端进行终端，且电阻值可变，其中所述差动输入端将应发送到对方通信装置侧的信号作为差动信号而输入；线性激光驱动器，其基于应发送到所述对方通信装置侧的信号，将电流信号提供给激光二极管，使得从所述激光二极管输出光信号；发送信号检测部，其检测向所述差动输入端的输入信号是否为电气空闲；线性跨阻抗放大器，其输入从光电二极管输出的电流信号，将该电流信号转换为电压信号并输出该电压信号，其中所述光电二极管接收到从所述对方通信装置侧到达的光信号；线性可变增益放大器，其对从所述线性跨阻抗放大器输出的电压信号进行放大并输出；线性输出驱动器，其将从所述线性可变增益放大器输出的电压信号输出到输出目的地设备，并且能够检测所述输出目的地设备的输入终端电阻；脉冲数检测部，其监视从所述光电二极管输出的电流信号或从所述线性跨阻抗放大器输出后的电压信号，检测这些电流信号或电压信号的脉冲数；接收信号检测部，其监视从所述光电二极管输出的电流信号或从所述线性跨阻抗放大器输出后的电压信号，检测这些电流信号或电压信号是否为电气空闲；以及控制部，其基于所述发送信号检测部的电气空闲检测结果、所述线性输出驱动器的输出目的地设备输入终端电阻检测结果、所述脉冲数检测部的脉冲数检测结果以及所述接收信号检测部的电气空闲检测结果，控制能够发送信号的激活状态与能够降低消耗电力的休眠状态之间的转移，并且控制所述差动输入终端电阻器、所述线性激光驱动器、所述线性跨阻抗放大器、所述线性可变增益放大器以及所述线性输出驱动器各自的动作，在由所述发送信号检测部检测到输入信号不是电气空闲时、或者由所述脉冲数检测部检测到的脉冲数是表示从休眠状态向激活状态的转移的脉冲数时，所述控制部决定从休眠状态向激活状态的转移，所述控制部基于由所述发送信号检测部检测到输入信号是电气空闲的情况、或者由所述接收信号检测部检测到电流信号或者电压信号是电气空闲的情况，决定从激活状态向休眠状态的转移，所述控制部根据所述线性输出驱动器对输出目的地设备输入终端电阻的检测结果、以及是激活状态和休眠状态中的哪一个状态，控制所述线性激光驱动器对所述激光二极管的电流信号的供给，所述控制部根据所述脉冲数检测部的脉冲数检测结果，控制所述差动输入终端电阻器的电阻值，所述控制部根据是激活状态和休眠状态中的哪一个状态，控制所述线性跨阻抗放大器、所述线性可变增益放大器以及所述线性输出驱动器各自的动作。2.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述通信装置还具备振幅检测部，所述振幅检测部检测从所述线性可变增益放大器输
出后的电压信号的振幅，所述控制部基于所述振幅检测部的振幅检测结果来控制所述线性可变增益放大器的增益。3.根据权利要求1所述的通信装置，其中，所述线性激光驱动器包括：低速驱动器，其基于来自所述控制部的控制信号向激光二极管供给电流信号；以及高速驱动器，其基于向所述差动输入端的输入信号而向激光二...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田悠介，
申请(专利权)人：哉英电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：