跨阻放大器设备和光接收机制造技术

本申请涉及跨阻放大器(TransImpedance Amplifier，TIA)设备和光接收机，特别涉及适用于使用突发模式通信接收数据的TIA设备。所述设备具有跨阻放大器，所述跨阻放大器被配置成基于输入信号的输入节点处的电流产生第一电压。例如虚设TIA的受控电压源基于第一控制电流产生第二电压。控制器被配置成基于输入信号幅度的指示来共同控制所述第一控制电流和第二控制电流。所述第一控制电流控制可用作限制电平的所述第二电压。所述第二控制电流被从所述输入节点处的所述电流减去并且可提供DC恢复电流。复电流。复电流。

【技术实现步骤摘要】
跨阻放大器设备和光接收机


[0001]本公开涉及属于或关于跨阻放大器的方法和设备及其操作方法，并且特别涉及用于能够在突发模式下工作的光接收机中的跨阻放大器。特别的，涉及一种跨阻放大器设备和光接收机。

技术介绍

[0002]光数据通信用于各种应用中。在光通信中，数据通常通过例如光纤的合适波导以调制光的形式作为对数据进行编码的符号流来传输。在一些实现方式中，光可以在两个强度水平，即高强度水平与低强度水平(例如开与关)，之间调制，其中一个强度水平对应于数字一，而另一个强度水平对应于数字零。然后布置光接收机以接收传输的光并且将接收到的信号转换为例如具有对应于数字一和数字零的高电压和低电压的电数字输出。
[0003]通常，光接收机包括将接收到的光转换为光电流的光电二极管，和将光电流转换为电压的跨阻放大器(TransImpedance Amplifier，TIA)。光接收机还包括决策电路，所述决策电路用于在每个符号周期内通常通过与阈值(通常被称为确定限制电平)进行比较来确定接收到的信号的相关电平，例如高或低。
[0004]一些光纤通信系统是连续模式系统，其中光发射机通过已建立的光路径，例如通过光纤电缆或光纤网络，将数据流传输到一个光接收机。由于对确定信号电平的光发射机的发射功率和光路径的衰减损耗在使用中变化不大，因此在光接收机处接收到的调制光的相应高强度水平和低强度水平在使用中变化不大。在这种情况下，TIA的增益可以被配置成合适的输出电压，高于TIA的本底噪声而不至于饱和，并且接收到的光的平均水平可以用于确定合适的决策或限制电平。
[0005]然而，在一些情况下，光通信系统可以实现为能够在突发(burst)模式下工作。在突发模式通信系统中，不同的发射机可以通过相同的光纤或网络以时分方式向给定接收机传输数据。在这种情况下，由于通往不同发射机的光路可能具有不同长度并且具有不同的衰减损耗和/或不同发射机的发射特性可能不同，因此接收到的高强度水平和低强度水平可能因不同发射机而异。在这种情况下，确定合适的决策或限制电平的时间平均方法通常可能不合适，因为稳定所需的时间通常长于每个突发的数据有效载荷。此外，由于接收到的光信号(例如接收到的高强度水平)的幅度在不同发射机的突发(也称为脉冲串)间会有相对显著的变化，因此为避免接收到的高幅度信号饱和而设置的TIA增益对于接收到的低幅度信号可能无法提供良好的信噪比(signal
‑
to
‑
noise，SNR)。
[0006]按照惯例，突发模式光通信系统因此可以用具有能够在多个离散增益模式下工作的TIA的光接收机来实现。举例来说，对于接收到的低幅度信号可能存在具有特定增益设置的一种操作模式，而对于接收到较高幅度信号，可能存在具有不同增益设置的不同模式。光接收机可以针对给定突发确定适当的操作模式。
[0007]虽然在这种不同的增益模式之间切换可以针对每个突发提供适当的增益设置，但是存在与检测信号有多强然后切换到所需增益状态所需的时间量有关的开销，以及在可以
确定相关决策电平之前留出在选定的增益状态下稳定的时间所需的时间量有关的开销。另外，此种操作通常涉及保护时间监听要求，其中光接收机在数据突发之间进入监听模式，被称为保护时间段，以便高于TIA的本底噪声的小信号可以被检测到。这些要求可能限制不同数据突发之间的最小可接受时间，因而限制可实现的最大数据吞吐量。
[0008]另外，还存在如下风险：在突发期间，出于任何原因，接收到的强度水平的任何显著波动都可能会导致增益状态的变化。在突发期间改变增益状态通常是有问题的，尤其在变化出现在数据有效负载期间的情况下。类似地，给定时间间隔期间的一和零的平均数量的偏移有可能被解释为信号幅度变化并且导致增益状态变化。举例来说，如果出于某种原因，在给定间隔中一显著多于零，则这可被解释为信号幅度增大并且导致增益状态变化。

技术实现思路

[0009]本公开的实施方案涉及至少减轻这些问题中的至少一些的跨阻放大器及其操作。
[0010]根据一些实施方案，提供一种跨阻放大器设备，所述跨阻放大器设备包括：
[0011]跨阻放大器，所述跨阻放大器被配置成基于输入信号的输入节点处的电流产生第一电压；
[0012]受控电压源，所述受控电压源用于基于第一控制电流产生第二电压；以及
[0013]控制器，所述控制器用于基于输入信号幅度的指示来共同控制所述第一控制电流和第二控制电流，其中所述第二控制电流被从所述输入节点处的所述电流减去。
[0014]在一些实例中，所述控制器可以经过配置而使得：对于输入信号幅度的第一范围，所述第一控制电流的幅度取决于所述输入信号幅度并且随着输入信号幅度增大而增大，而所述第二控制电流的幅度基本上恒定：并且对于输入信号幅度的较高第二范围，所述第一控制电流和所述第二控制电流两者的幅度取决于所述输入信号幅度，并且所述第二控制电流的幅度随着输入信号幅度增大而增大，而所述第一控制电流的幅度减小。所述第一控制电流的幅值可以随着信号幅值增大而减小，直到所述幅度达到其初始值，或适合于设计中所用的晶体管的电压限制的某一其他值。在一些实例中，所述控制器可以控制所述第一控制电流和所述第二控制电流的所述幅度的和等于主控制电流，所述主控制电流随着所述输入信号幅度成比例地改变。
[0015]在一些实例中，所述控制器可以包括电流引导电路，所述电流引导电路包括用于将电流引导到所述第一控制电流的第一电路支路或所述第二控制电流的第二电路支路的晶体管差分对，其中所述电流引导电路被配置成对于高于阈值的输入信号幅度将电流引导到所述第二电路支路，并且其中通过所述第一电流支路和所述第二电流支路的总电流是基于所述输入信号幅度来控制。所述控制器还可以包括电流镜，所述电流镜用于映射所述主控制电流并且输出映射电流作为接收信号强度的指示。
[0016]在一些实例中，所述控制器还可以被配置成对于输入信号幅度的至少一个范围随着输入信号幅度可控地改变所述跨阻放大器的增益，使得增益随着输入信号幅度基本上连续地改变。受控电流源可以包括虚设跨阻放大器。所述控制器可以被配置成根据所述跨阻放大器的所述增益来控制所述虚设跨阻放大器的增益。所述控制器可以被配置成通过可控地改变连接在所述跨阻放大器两端的反馈电阻网络的反馈电阻来可控地改变所述跨阻放大器的所述增益。在一些实例中，所述反馈电阻网络可以至少包括与第一电阻器并联的第
一晶体管，并且所述控制器可以被配置成控制所述第一晶体管的电阻以控制所述反馈电阻。在一些实现方式中，所述反馈电阻网络可以包括与第一电阻串联的第二电阻和与所述第一电阻和所述第二电阻的串联连接并联连接的第二晶体管，并且所述控制器还可以被配置成控制所述第二晶体管的电阻以控制所述反馈电阻。
[0017]在一些实例中，跨阻放大器电路可以能够至少在用于支持第一数据速率的第一模式和用于支持不同的第二数据速率的第二模式下工作。所述控制器可以被配置成在所述第一操作模式下随着输入信号幅度可控地改变所述第一晶体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种跨阻放大器设备，所述跨阻放大器设备包括：跨阻放大器，所述跨阻放大器被配置成基于输入信号的输入节点处的电流产生第一电压；受控电压源，所述受控电压源用于基于第一控制电流产生第二电压；以及控制器，所述控制器用于基于输入信号幅度的指示来共同控制所述第一控制电流和第二控制电流，其中所述第二控制电流被从所述输入节点处的所述电流减去。2.如权利要求1所述的跨阻放大器设备，其中所述控制器经过配置而使得：对于所述输入信号幅度的第一范围，所述第一控制电流的幅度取决于所述输入信号幅度并且随着所述输入信号幅度增大而增大，而所述第二控制电流的幅度基本上恒定：并且对于所述输入信号幅度的更高的第二范围，所述第一控制电流和所述第二控制电流两者的幅度取决于所述输入信号幅度，并且随着所述输入信号幅度增大，所述第二控制电流的幅度增大，而所述第一控制电流的幅度减小。3.如权利要求2所述的跨阻放大器设备，其中所述控制器控制所述第一控制电流和所述第二控制电流的所述幅度的和等于主控制电流，所述主控制电流随着所述输入信号幅度成比例地改变。4.如权利要求3所述的跨阻放大器设备，其中所述控制器包括电流引导电路，所述电流引导电路包括用于将电流引导到所述第一控制电流的第一电路支路或所述第二控制电流的第二电路支路的晶体管差分对，其中所述电流引导电路被配置成在高于阈值的输入信号幅度时增加到所述第二电路支路的引导电流，并且其中通过所述第一电路支路和所述第二电路支路的总电流是基于所述输入信号幅度来控制的。5.如权利要求3所述的跨阻放大器设备，其中所述控制器还包括电流镜，所述电流镜用于镜像所述主控制电流并且输出映射电流作为接收信号强度的指示。6.如权利要求1所述的跨阻放大器设备，其中所述控制器还被配置成对于所述输入信号幅度的至少一个范围，随着所述输入信号幅度可控地改变所述跨阻放大器的增益，使得所述增益随着所述输入信号幅度基本上连续地改变。7.如权利要求6所述的跨阻放大器设备，其中所述受控电压源包括虚设跨阻放大器，并且所述控制器被配置成根据所述跨阻放大器的所述增益来控制所述虚设跨阻放大器的增益。8.如权利要求6所述的跨阻放大器设备，其中所述控制器被配置成通过可控地改变连接在所述跨阻放大器两端的反馈电阻网络的反馈电阻，来改变所述跨阻放大器的所述增益。9.如权利要求8所述的跨阻放大器设备，其中所述反馈电阻网络至少包括与第一电阻管并联的第一晶体管，并且所述控制器被配置成控制所述第一晶体管的电阻以控制所述反馈电阻。10.如权利要求7至9中任一项所述的跨阻放大器设备，其中所述反馈电阻网络包括与第一电阻串联的第二电阻以及与所述第一电阻和所述第二电阻的串联连接并联连接的第二晶体管，并且所述控制器还被配置成控制所述第二晶体管的电阻以控制所述反馈电阻。11.如权利要求10所述的跨阻放大器设备，所述跨阻放大器设备能够至少在用于支持第一数据速率的第一模式和用于支持不同的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：商升特公司，
类型：发明
国别省市：