寬動態(tài)范圍突發(fā)模式可兼容的光接收機.doc

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1、大動態(tài)范圍突發(fā)模式可兼容的光接收機摘要：這篇論文描述了光數(shù)據(jù)通信突發(fā)模式接收機的性能和特征，在前置放大器中使用了一差分傳輸阻抗放大器和自動閾值控制電路。前置放大器的差分輸出是dc耦合到判決電路來實現(xiàn)突發(fā)模式的兼容性。接收機組裝在一個雙面壓縮內(nèi)嵌封裝中同時有一個光連接器。在200MB/s時偽隨機碼和突發(fā)模式信號的典型的敏感度分別為－31.5和－29.5dbm/AV，動態(tài)范圍為27.5和25.5db。工作比特率范圍從dc到500Mb/s，差分輸出為發(fā)射極耦合邏輯(ECL)。1．簡介內(nèi)置電腦通信的典型特征是在無數(shù)據(jù)存在的死區(qū)傳輸短的突發(fā)數(shù)據(jù)（長串0和1）。非常適合突發(fā)模式工作的高速dc耦合接

2、收機很難實現(xiàn)，因為要在只有幾毫伏特的輸入數(shù)據(jù)脈沖中心建立一邏輯閾值。傳統(tǒng)的的ac耦合光纖接收機如圖1（a）傾向于連續(xù)數(shù)據(jù)的接收，除非數(shù)據(jù)的編碼實現(xiàn)了人為數(shù)據(jù)的變換，鞏固了dc基線，否則是不能用在這樣的應(yīng)用中的。這是因為控制時間與極間耦合電容有關(guān)。一個顯然的解決方法是移去耦合電容來創(chuàng)建一個耦合接收機如圖1（b），但這是不能解決問題的，因為任意輸入dc偏置電壓是有弱數(shù)據(jù)信號放大的，從而使放大器飽和。一個較好的解決方法是按照輸入信號波動的兩個極端的的中心水平來放大數(shù)據(jù)。但是實際上先于突發(fā)到達的輸入信號的波動是不可知的，其變化的參數(shù)為100或更大，這就使得問題變得復(fù)雜。因此，參考必須建立在飛行

3、中，例如在數(shù)據(jù)突發(fā)開始的時刻。圖1.(a)傳統(tǒng)ac耦合接收機。(b)單端dc耦合接收機，移去耦合實現(xiàn)dc耦合傳統(tǒng)的接收機，光檢測器發(fā)送一與光電探測器接收的輸入光功率成比例的輸出電流。通過前置放大器的傳輸阻抗電流轉(zhuǎn)換成電壓，并且發(fā)送到一個判決電路的輸入。這個判決電路有可能是一個高增益的放大器或一個時鐘再生的鎖存器。它的目的是存儲一幅度不確定的模擬信號。判決電路參考一中間電壓Vref,在理想的情況下，前置放大器應(yīng)該在Vref上下對稱的波動，這決定于存在或不存在的光輸出。當(dāng)光輸出信號非常小時，對應(yīng)的前置放大器的輸出電壓信號波動也很小，判決電路不可能檢測到邏輯變換。而且，即使已選擇了Vref，

4、邏輯變換時可測的，如果Vref不在脈沖的中心將會引起脈寬失真(PWD)。如果輸入脈沖幅度變化，Vref的位置必須變化來使PWD最小化。先前的技術(shù)闡述這個問題時要求在開始一個突發(fā)時數(shù)據(jù)的前量字節(jié)為上十或百的比特來建立參考或忍受動態(tài)范圍和敏感度的限制。這篇論文中提議的是一個自適應(yīng)的電路技術(shù)測量輸入數(shù)據(jù)包的幅度和在突發(fā)開始字節(jié)階段建立合適的參考基準(zhǔn)。Ⅱ.電路概念為了與dc耦合接收機有關(guān)的難題如圖1(b)所示，提出了一種新類型的dc耦合接收機。圖2顯示了接收機的結(jié)構(gòu)圖。A1是差分傳輸阻抗放大器，傳輸阻抗為Zr。峰值檢測器由可操作放大器，緩沖器和一個電容組成并且在A1輸入和輸出之間形成了一個負(fù)反

5、饋。A2是一個后向差分放大器，當(dāng)一個信號電流Ii應(yīng)用到A1的輸入，峰值檢測器創(chuàng)建一個參考的偏置Vref，精確的為輸出信號的一半即，是有效的傳輸阻抗，是峰值信號到A1的電流。因此，前向放大器的輸出和圍繞著Vref對稱的波動，如圖3(a)，在圖中只簡單顯示了的行為特性。圖2突發(fā)模式可兼容的dc耦合接收機的結(jié)構(gòu)在連續(xù)工作的范圍內(nèi)，Vref只依賴峰值輸入。但是，在突發(fā)工作中，偶爾會出現(xiàn)沒有數(shù)據(jù)存在的情況。在這種情況下，參考的偏置不允許為0，因為隨機噪聲的波動會觸發(fā)判決電路，引起差錯。為了避免與噪聲有關(guān)的差錯，使用偏置調(diào)節(jié)電路1和2如圖3(b)建立最小的dc偏置，Voffset和Vnoise是d

6、c偏置和的均方根噪聲。當(dāng)偏置增加時，則能容忍更大的與噪聲有關(guān)的差錯，但是降低了接收機的敏感度和增加的脈寬的失真。因此偏置的調(diào)整可以使之優(yōu)化。附加的要求施加在前向放大器：當(dāng)峰值監(jiān)測器與單個的脈沖相比較時必須在某個時間進行充電，這樣“冷”系統(tǒng)可以在突發(fā)數(shù)據(jù)的第二個比特時達到“熱”系統(tǒng)的狀態(tài)。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋忍芈蔬_到500Mb/s（NRZ）時，可以允許2ns來獲得脈沖幅度信息。在[3]中有關(guān)于前向放大器電路的詳細(xì)描述。圖3關(guān)于前節(jié)輸出（簡單的考慮了單個輸出信號）。(a)沒有Voffset(b)有Voffset圖4描述了Voffset依賴于輸出信號。(a)Voffset太小的情況。(b)Voff

7、set太大的情況。Ⅲ.實驗A.接收機的封裝結(jié)構(gòu)圖5顯示了封裝的內(nèi)部（不包括光組件）和完成的封裝。封裝是壓縮雙面內(nèi)嵌封裝體，包括二十個管腳和光連接器。封裝的體積是1.5cm(W)*3.5cm(L)*0.7cm(H)。接收機的OSA包括一個InGaAs/InPp-I-n光二極管和光連接器（ST連接器）。前節(jié)IC和判決電路IC是分開的。接收機要求電源的供應(yīng)為－5V+/-0.5V和－2V。接收機總的電源的耗散大約為0.5W。差分輸出D和為ECL－100