BR102017019132A2 - Circuito receptor óptico, e, receptor óptico para uso em um sistema de comunicação óptica - Google Patents
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Abstract
esta invenção se refere a um circuito receptor óptico (200) que compreende: pelo menos um fotodetector (207) configurado para converter um sinal luminoso recebido em um sinal de corrente de entrada, um circuito amplificador de transimpedância (201) com uma entrada para receber o sinal de corrente de entrada do pelo menos um fotodetector (207) e sendo configurado para converter o sinal de corrente de entrada recebido em um sinal de tensão de saída para gerar um sinal de saída do circuito amplificador de transimpedância (201), em que o circuito amplificador de transimpedância compreende uma pluralidade de estágios de amplificação de ganho (209, 210, 211), um componente de restauração de cc (205), em que o componente de restauração de cc (205) é configurado para receber o sinal de tensão de saída do circuito amplificador de transimpedância (201) para restabelecer o componente cc do sinal de corrente recebido e configurado para produzir um sinal de corrente correspondente, e um componente de controle de ganho automático (204) configurado para controlar, por meio de pelo menos um resistor de retorno programável (226, 227), a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância com base na saída de sinal pelo componente de restauração de cc (205) para prover uma amplitude de tensão de saída constante para diferentes variações diferentes do sinal de corrente de entrada.
Description
CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO, E, RECEPTOR ÓPTICO PARA USO EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO ÓPTICA
TÉCNICA ANTERIOR
[001] A invenção se refere a um circuito receptor óptico do tipo especificado no preâmbulo da reivindicação de patente 1 e um receptor óptico conforme especificado no preâmbulo da reivindicação de patente 15.
[002] Os sistemas de comunicação óptica atualmente são amplamente utilizados em redes domésticas e aplicações industriais, por exemplo, a tecnologia MOST (Transporte de Sistemas de Mídia Orientados) usada na indústria automotiva para redes multimídia de alta velocidade é baseada em tecnologia de fibra plástica (POF).
[003] Nos ditos sistemas de comunicação óptica, como, por exemplo, descrito em US 2013/0330082 Al, um dispositivo emissor de luz, o transmissor óptico, produz um sinal óptico que é alimentado em uma ligação de fibra óptica, por exemplo, fibra plástica, que guia o sinal óptico a um dispositivo receptor de luz, o receptor óptico, o qual compreende um fotodetector para receber o sinal óptico.
[004] Estes sistemas de comunicação óptica, entre outras coisas, possuem diversas vantagens em comparação aos sistemas de comunicação sobre cobre convencionais não ópticos: por exemplo, baixa atenuação, imunidade à irradiação de interferência eletromagnética e maior taxa de transmissão de dados. Recentemente, os sistemas de comunicação óptica também são, portanto, mais e mais utilizados para comunicação de dados no veículo.
[005] No entanto, os sistemas de comunicação óptica atuais, entre outras coisas, estão sofrendo do desafio de que o sistema de comunicação óptica, em particular o desempenho do receptor óptico, não liga adequadamente com as variações nas potências ópticas recebidas, que podem abranger diversas ordens de magnitude, resultando em comportamento ruidoso e não linear indesejado do sinal de saída elétrico do receptor óptico.
[006] Além disso, o desempenho do receptor óptico pode baixar devido a, por exemplo, oscilações indesejadas na tensão, temperatura e/ou devido a variações do processo local (também denominadas variações de processo por brevidade), ou seja, devido às variações de ocorrência natural nos atributos dos componentes eletrônicos, como transistores, quando os circuitos eletrônicos integrados são fabricados.
PROBLEMA
[007] Portanto, é objetivo da presente invenção prover meios para melhoria de um sistema de comunicação óptica. Por exemplo, o objetivo pode compreender melhoria do desempenho e confiança de um sistema de comunicação óptica, em particular, melhoria do desempenho e confiança de um receptor óptico de um sistema de comunicação óptica.
SOLUÇÃO
[008] De acordo com a presente invenção, este objeto é realizado por um circuito receptor óptico, de acordo com a reivindicação 1, e um receptor óptico, de acordo com a reivindicação 15. As realizações vantajosas e outros desenvolvimentos são o assunto das sub-reivindicações.
[009] Por exemplo, um circuito receptor óptico para uso em um sistema de comunicação óptica pode compreender um, alguns ou todos os seguintes componentes: [010] pelo menos um fotodetector, por exemplo, um fotodiodo, configurado para converter um sinal luminoso recebido em um sinal de corrente de entrada, por exemplo, uma fotocorrente,· [011] um circuito amplificador de transimpedância (TIA) com uma entrada para receber o sinal de corrente de entrada do pelo menos um fotodetector e sendo configurado para converter o sinal de corrente de entrada recebido em um sinal de tensão de saída para gerar um sinal de saída do circuito amplificador de transimpedância, em que o circuito amplificador de transimpedância pode compreender uma pluralidade de estágios de amplificação de ganho;
[012] um componente de restauração de CC (corrente contínua), em que o componente de restauração de CC é configurado para receber o sinal de tensão de saída do circuito amplificador de transimpedância para restaurar o componente CC do sinal de corrente recebido e configurado para produzir um sinal de corrente correspondente; e [013] um componente de controle de ganho automático configurado para controlar, por meio de pelo menos um resistor de retorno programável, a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância com base no sinal produzido pelo componente de restauração de CC para prover uma amplitude de tensão de saída constante para diferentes variações de corrente do sinal de corrente de entrada.
[014] Um circuito receptor óptico para uso em um receptor óptico de um sistema de comunicação óptica, de acordo com a presente invenção, possui, entre outras coisas, a vantagem de que a linearidade do receptor óptico é aperfeiçoada, ou seja, em particular a linearidade da conversão do sinal de corrente de entrada, por exemplo, o sinal de fotocorrente gerado por pelo menos um fotodetector, em um sinal de saída, ou seja, um sinal de tensão de saída, do receptor óptico. Em particular, por exemplo, a implementação do controle de ganho automático pode evitar a saturação do circuito amplificador de transimpedância de produzir tensão para sinais de corrente de entrada elevados, ou seja, altas fotocorrentes de entrada que, por exemplo, podem ser de magnitude 3, 4 ou maiores que as fotocorrentes de entrada de ocorrência menor, e podem, portanto, reduzir a distorção de saída. Por exemplo, se as menores fotocorrentes de entrada são 100 nA, a saturação da tensão de saída do circuito amplificador de transimpedância pode ser evitada por fotocorrentes de entrada de até 1 mA ou maiores.
[015] Além disso, o desenho de um circuito receptor óptico para uso em um receptor óptico exemplar, de acordo com a presente invenção, pode prover uma elevada linearidade para a dita conversão de um sinal de entrada, por exemplo, sinal de corrente de entrada, em um sinal de saída, por exemplo, sinal de tensão de saída, para uma ampla gama dinâmica de sinais de entrada, ou seja, para uma ampla gama dinâmica do sinal de corrente de entrada.
[016] Por exemplo, o sinal de corrente de entrada, por exemplo, o sinal de fotocorrente gerado pela conversão de um sinal de entrada luminoso em uma fotocorrente por pelo menos um fotodetector pode variar acima de três ordens de magnitude ou mais, e o desenho de um circuito receptor óptico, de acordo com a presente invenção, pode reduzir ou evitar a diminuição da linearidade da saída do circuito amplificador de transimpedância, respectivamente, a saída do circuito receptor óptico, mesmo para tal ampla gama dinâmica do sinal de corrente de entrada.
[017] De fato, um circuito receptor óptico para uso em um receptor óptico exemplar pode, em particular, devido ao seu componente de controle de ganho automático, prover uma amplitude constante do sinal de saída, por exemplo, uma amplitude constante de um sinal de tensão de saída independentemente da amplitude ou nível ou potência óptica do sinal de corrente de entrada ou sinal de fotocorrente recebido.
[018] Um circuito receptor óptico, de acordo com a presente invenção, permite de forma vantajosa um ajuste automático da transimpedância equivalente de seu circuito amplificador de transimpedância adaptado para um determinado nível de sinal de corrente de entrada, de modo que o nível correto desejado do sinal de saída, por exemplo, a amplitude do sinal de tensão de saída, possa ser obtido e produzido pelo receptor óptico.
[019] O desenho de um circuito receptor óptico, de acordo com a presente invenção, também provê, em particular devido à pluralidade de estágios de amplificação de ganho, uma largura de banda equivalente maior de um/o receptor óptico.
[020] O desenho de um circuito receptor óptico para uso em receptor óptico, de acordo com a presente invenção, também é adequado de forma ideal para receber e processar esquemas de modulação de luz avançados, como um sinal de entrada luminoso de um diodo emissor de luz que é, por exemplo, modulado linearmente com base na assim denominada técnica de modulação de pulso por amplitude (PAM).
[021] Em contraste a uma modulação de chaveamento binária convencional liga-desliga, na técnica de modulação de pulso por amplitude (PAM) uma pluralidade de níveis distintos de amplitude de pulso mapeados à pluralidade de bits pode ser usada para transmitir informações. Por exemplo, cada nível de amplitude representa uma pluralidade de bits, por exemplo, um par de bits, de modo que um único nível de amplitude possa transmitir mais de um bit, aumentando assim a eficiência de largura de banda do sistema de comunicação óptica.
[022] Além disso, um circuito receptor óptico, de acordo com a presente invenção, facilita a conversão do sinal de entrada, por exemplo, do sinal de corrente de entrada ou sinal de fotocorrente, em um sinal de saída, por exemplo, um sinal de tensão de saída, com uma amplitude ou proporção de sinal para ruído alta o suficiente para negligenciar a contribuição de ruído dos possíveis componentes subsequentes adicionais ou bloqueios de um sistema de comunicação óptica.
[023] A pluralidade de estágios de amplificação de ganho do circuito amplificador de transimpedância pode ser seguida de um amplificador de ganho de unidade ou seguidor de tensão para isolar um/o nó de saída do circuito amplificador de transimpedância.
[024] O pelo menos alguns dos estágios de amplificação de ganho pode compreender um amplificador de ganho e pelo menos um resistor de retorno programável local para controlar o ganho do respectivo estágio amplificador de ganho, e em que o componente de controle de ganho automático é configurado ainda para controlar pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis locais dos estágios de amplificação de ganho com base no sinal produzido pelo componente de restauração de CC.
[025] Os ditos resistores de retorno programáveis locais para controle do ganho do respectivo estágio amplificador de ganho podem, entre outras coisas, ajudar a garantir a estabilidade de retorno do circuito receptor óptico.
[026] O pelo menos um resistor de retorno programável para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância do circuito receptor óptico pode ser disposto entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e o sinal de saída do circuito amplificador de transimpedância.
[027] 0 circuito receptor óptico pode compreender ainda uma pluralidade de resistores de retorno programáveis para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância, em que pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância podem ser conectados entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e as saídas dos diferentes estágios de amplificação de ganho.
[028] Observou-se ainda que os resistores de retorno programáveis do circuito receptor óptico podem ser controlados por tensão e que o componente de controle de ganho automático pode estar em comunicação com alguns ou todos os resistores de retorno programáveis, ou seja, por exemplo, com o pelo menos um resistor de retorno programável local para controle de ganho do respectivo estágio amplificador de ganho e com o pelo menos um resistor de retorno programável para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância com base no sinal produzido pelo componente de restauração de CC.
[029] Desta forma, por exemplo, a maioria ou todos os resistores programáveis do circuito receptor óptico podem ser controlados simultaneamente.
[030] Um circuito receptor óptico exemplar pode compreender ainda um resistor fixo conectado entre a entrada e a saída do sinal do circuito amplificador de transimpedância para limitar a transimpedância equivalente máxima do circuito amplificador de transimpedância.
[031] Além disso, o componente de restauração de CC de um circuito receptor óptico exemplar pode ser configurado para subtrair o componente CC do sinal de corrente recebido, e o componente de controle de ganho automático pode ser configurado ainda para controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância com base em uma cópia do componente CC subtraído.
[032] 0 componente CC subtraído do sinal de corrente recebido pode prover uma boa estimativa do nível de corrente de entrada e pode ser usado diretamente para estabelecer a transimpedância equivalente para obter um valor de tensão de saída desejado. Este desenho de componente de restauração de CC exemplar pode, portanto, entre outras coisas, disponibilizar com a difícil tarefa de ter que monitorar constantemente a amplitude de tensão de saída máxima.
[033] Um circuito receptor óptico exemplar pode compreender ainda dois fotodetectores, em que um fotodetector é configurado para receber o sinal luminoso e o outro fotodetector é protegido do sinal luminoso e em que o circuito amplificador de transimpedância pode ter uma topologia diferencial, por exemplo, com um ramo, por exemplo, o ramo positivo, do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado ao fotodetector que é configurado para receber o sinal luminoso, e com o outro ramo, por exemplo, o ramo negativo, do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado ao fotodetector que é protegido do sinal luminoso.
[034] De modo alternativo, um circuito receptor óptico exemplar pode ser um circuito amplificador de transimpedância com uma topologia diferencial com, por exemplo, um ramo, por exemplo, o ramo positivo, do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado ao fotodetector que é configurado para receber o sinal luminoso e com o outro ramo, por exemplo, o ramo negativo, do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado a um modelo elétrico equivalente do fotodiodo, por exemplo, a um circuito que compreende um resistor e/ou capacitor.
[035] Estas tipologias diferenciais exemplares do circuito receptor óptico ou circuito amplificador de transimpedância podem ter, por exemplo, a vantagem de que a Proporção de Rejeição da Fonte de Alimentação (PSRR) e/ou a Proporção de Rejeição do Modo Comum (CMRR) e/ou a imunidade ao ruído comum do circuito receptor óptico ou circuito amplificador de transimpedância podem ser aperfeiçoados.
[036] Além disso, em um circuito receptor óptico exemplar, pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis locais para controle do ganho dos estágios de amplificação de ganho podem ser conectados às entradas e saídas locais de alguns dos estágios de amplificação de ganho.
[037] Ademais, pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis locais para controle do ganho dos estágios de amplificação de ganho podem ser, por exemplo, dispostos para encurtar as saídas de alguns dos estágios de amplificação de ganho.
[038] Além disso, o circuito receptor óptico pode, por exemplo, compreender de forma opcional ou adicional, pelo menos um resistor de desvio programável, que pode ser disposto para encurtar uma/a saída do/de um último estágio amplificador de ganho do circuito amplificador de transimpedância. No entanto, também é possível que um resistor de desvio também seja usado em outro estágio amplificador de ganho do circuito amplificador de transimpedância.
[039] Um circuito receptor óptico pode compreender ainda pelo menos um estágio amplificador de ganho, que pode compreender um par diferencial, por exemplo, transistor cascode, com uma carga resistente, ou com uma carga ativa, por exemplo, com uma carga do transistor de efeito de campo do semicondutor metal óxido de canal p, PMOS.
[040] Um transistor cascode pode, entre outras coisas, permitir o aumento da impedância equivalente de um/o par diferencial de entrada, obtendo assim um maior ganho.
[041] Além disso, pelo menos um, alguns ou cada estágio amplificador de ganho do circuito receptor óptico podem compreender um circuito de controle de modo comum para prover um sinal adequado para controle da tensão de desvio reverso do fotodetector.
[042] Um circuito receptor óptico exemplar pode ser configurado ainda para realizar uma, algumas ou todas as seguintes etapas: [043] calcular uma corrente média do sinal de corrente gerado por pelo menos um fotodetector, por exemplo, com base em uma cópia da corrente produzida pelo componente de restauração de CC;
[044] usar a corrente média calculada para calcular uma transimpedância equivalente necessária do circuito amplificador de transimpedância e para controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância para prover uma amplitude de tensão de saída constante para diferentes faixas de corrente do sinal de corrente de entrada; e [045] reduzir o ganho dos estágios de amplificação de ganho, por exemplo, para melhorar a estabilidade do circuito receptor óptico.
[046] Nisso, a etapa de uso de corrente média calculada para calcular uma transimpedância equivalente necessária do circuito amplificador de transimpedância pode compreender ainda, por exemplo, a determinação ou cálculo de uma configuração adequada dos resistores de retorno programáveis para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância, para prover uma amplitude de tensão de saída constante para diferentes variações de corrente do sinal de corrente de entrada.
[047] As ditas etapas podem, por exemplo, ser realizadas ou podem ser controladas pelo componente de controle de ganho automático.
[048] Além disso, é possível que o circuito receptor óptico ou o componente de controle de ganho automático seja configurado para realizar uma, algumas ou todas as seguintes etapas para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância: [049] usar a corrente produzida pelo componente de restauração de CC para calcular uma transimpedância equivalente necessária do circuito amplificador de transimpedância;
[050] começar a reduzir a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância ao reduzir a impedância do pelo menos um resistor de retorno programável conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância;
[051] uma vez que a impedância do pelo menos um resistor de retorno programável conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância é estabelecida a um determinado valor mínimo, reduzir sequencialmente a impedância de possíveis resistores de retorno programáveis adicionais conectados entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e as saídas dos diferentes estágios de amplificação de ganho, por exemplo, ao começar com a redução de impedância de um resistor de retorno programável conectado entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e a saída do último estágio amplificador de ganho.
[052] Além disso, o componente de controle de ganho automático do circuito receptor óptico pode ser configurado ainda para realizar a etapa de: [053] controle de ganho dos estágios de amplificação de ganho por meio de controle, por exemplo, redução na sequência do retorno resistente dos resistores de retorno programáveis locais dos estágios de amplificação de ganho, por exemplo, ao começar o controle, por exemplo, reduzindo o retorno resistente do resistor de retorno programável local do último estágio amplificador de ganho.
[054] As etapas exemplares descritas acima proveem etapas de controle exemplar e/ou sequências exemplares para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância e para melhoria da estabilidade do circuito receptor óptico.
[055] Em particular, estas etapas exemplares podem melhorar o dimensionamento linear da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância do circuito receptor óptico.
[056] Além disso, o componente de controle de ganho automático exemplar aqui descrito do circuito receptor óptico pode prover um controle de ganho contínuo e linear, e controle de transimpedância equivalente linear e contínua, ou seja, um controle de ganho e transimpedância equivalente linear que não é baseado nas etapas distintas.
[057] Em um circuito receptor óptico exemplar, alguns ou cada um dos resistores de retorno programáveis pode compreender uma pluralidade de transistores conectados em paralelo e em que a resistência dos resistores de retorno programáveis é controlada por meio de tensão de porta de seus transistores, e em que alguns ou todos os transistores de um resistor de retorno programável podem ter diferentes características, por exemplo, podem diferir em escala ou tamanho, por exemplo, diferem em sua proporção de largura de porta para comprimento de porta, por exemplo, aumentando em sua proporção de largura de porta para comprimento de porta do primeiro ao último transistor do respectivo resistor de retorno programável.
[058] As possíveis características diferentes dos ditos transistores podem, entre outras coisas, reduzir os problemas de linearidade e melhorar a operação dos resistores de retorno programáveis na região ôhmica para toda a gama dinâmica.
[059] É possível ainda que os transistores de um resistor de retorno programável do circuito receptor óptico possam ser configurados para ser ativados em sequência, por exemplo, possam ser configurados para ser ativados em sequência do primeiro ao último transistor do respectivo resistor de retorno programável.
[060] Além disso, é possível uma ativação bem-sucedida dos transistores de uma proporção de largura de porta para comprimento de porta menor para uma proporção de largura de porta para comprimento de porta maior.
[061] Estas ativações exemplares bem-sucedidas dos transistores dos resistores de retorno programáveis do circuito receptor óptico podem melhorar a linearidade das transições de transimpedância equivalente, por exemplo, a linearidade das transições de transimpedância equivalente de baixos valores de transimpedância equivalente para altos valores de transimpedância equivalente.
[062] Destaca-se ainda que os resistores de retorno programáveis do circuito receptor óptico podem compreender diversos números dos ditos transistores e com diferentes características de transistor, por exemplo, diferenças em escala ou tamanho, por exemplo, diferenças na proporção de largura de porta para comprimento de porta.
[063] Um componente de restauração de CC exemplar do circuito receptor óptico pode compreender um gerador de tensão sequencial.
[064] Um gerador de tensão sequencial exemplar pode compreender uma pluralidade de transistores dimensionados, e os ditos transistores dimensionados podem ser configurados para aumentar a saída da corrente CC do componente de restauração de CC e, em particular, por exemplo, gerar um conjunto de bits de controle de tensão sequencial para controlar as tensões de porta dos transistores, que podem gerar a saída de corrente CC do componente de restauração de CC.
[065] Em particular, o gerador de tensão sequencial opcional do componente de restauração de CC pode ativar sequencialmente a dita pluralidade de transistores dimensionados paralelos para gerar o componente de corrente de entrada CC a ser removido da entrada do circuito amplificador de transimpedância.
[066] Além disso, o componente de restauração de CC pode compreender um filtro passa-baixo conectado à saída circuito amplificador de transimpedância, em que a saída do filtro passa-baixo pode ser usado como entrada para o gerador de tensão sequencial, em que, por exemplo, a saída do gerador de tensão sequencial pode ser usada para controlar a tensão de porta de alguns dos transistores paralelos que geram a saída de corrente CC, e em que a saída de corrente CC do componente de restauração de CC pode ser conectado à saída do pelo menos um fotodetector que pode ser conectado à entrada do circuito amplificador de transimpedância do circuito receptor óptico.
[067] Este componente de restauração de CC exemplar pode, entre outras coisas, remover o componente CC da corrente de saída do fotodiodo e reduzir o ruído injetado no circuito amplificador de transimpedância e levar a um desempenho aperfeiçoado do circuito receptor óptico.
[068] Além disso, o circuito receptor óptico pode compreender um componente de controle de ganho automático que pode, por exemplo, compreender um circuito amplificador de transimpedância fictício que pode ser uma versão dimensionada de um circuito amplificador de transimpedância, conforme descrito acima.
[069] O dito circuito amplificador de transimpedância fictício pode, portanto, compreender uma pluralidade de estágios de amplificação de ganho fictícios, em que o circuito amplificador de transimpedância fictício pode ser configurado para receber como entrada uma cópia da corrente CC produzida pelo componente de restauração de CC.
[070] O circuito amplificador de transimpedância fictício opcional e exemplar pode ser configurado ainda para converter um sinal de corrente de entrada recebido em um sinal de tensão para gerar um sinal de saída para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância.
[071] Deste modo, cada estágio amplificador de ganho fictício, por exemplo, pode compreender um amplificador de ganho fictício e pelo menos um resistor de retorno programável local fictício.
[072] Por exemplo, o circuito amplificador de transimpedância fictício pode ter uma largura de banda menor que o circuito amplificador de transimpedância original, mas, por exemplo, pode ter as mesmas características de CC para garantir uma calibração correta.
[073] 0 possível circuito amplificador de transimpedância fictício exemplar pode ter, assim, a mesma transimpedância equivalente para um determinado estado programado dos resistores de retorno programáveis fictícios que a transimpedância equivalente do amplificador de transimpedância configurado com o mesmo estado programado dos resistores de retorno programáveis.
[074] Além disso, o componente de controle de ganho automático exemplar pode ser configurado para realizar uma, algumas ou todas as seguintes etapas: [075] usar uma cópia da corrente CC produzida pelo componente de restauração de CC como uma entrada do circuito amplificador de transimpedância fictício para transformar esta corrente em uma tensão proporcional à transimpedância necessária;
[076] comparar a saída do circuito amplificador de transimpedância fictício com uma determinada tensão de referência, e com base nesta comparação, gerar um conjunto de tensões de controle de porta para programar a transimpedância do circuito amplificador de transimpedância fictício por meio dos resistores de retorno programáveis fictícios; e [077] usar as tensões de controle de porta geradas para estabelecer a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância para um valor que estabelece a amplitude de tensão de saída do circuito amplificador de transimpedância a um valor desejado.
[078] Além disso, a escala do circuito amplificador de transimpedância fictício, conforme comparado ao original circuito amplificador de transimpedância, pode ser otimizada para reduzir o consumo de energia e de corrente.
[079] Um receptor óptico exemplar para uso em um sistema de comunicação óptica pode compreender pelo menos um circuito receptor óptico, de acordo com qualquer uma das configurações descritas acima e/ou de acordo com qualquer combinação possível das características exemplares descritas acima.
[080] No resumo da arquitetura exemplarmente descrita acima, de um circuito receptor óptico ou receptor óptico para uso em um sistema de comunicação óptica, este pode prover, entre outras coisas, algumas ou todas as seguintes vantagens: [081] largura de banda elevada e linearidade elevada sobre uma ampla gama dinâmica de níveis de entrada de potência óptica, por exemplo, de -24 dBm a 0 dBm ou mais, a fim de acomodar comunicações ópticas de alta velocidade com base nas modulações lineares;
[082] circuito receptor óptico de controle de ganho automático e linear;
[083] ampla variação de transimpedância equivalente, por exemplo, de poucos ohm a diversas centenas de kohm, por exemplo, de 500 ohm a 300 kohm;
[084] amplitude de saída constante;
[085] estabilidade;
[086] controle de ganho contínuo, ou seja, não baseado nas etapas distintas;
[087] funcionamento dos transistores em região ôhmica;
[088] minimizar o dito ruído de entrada;
[089] manter uma extremidade de baixa frequência para a resposta de circuito fechado do circuito amplificador de transimpedância e a restauração de CC;
[090] funcionamento completamente diferencial, garantindo assim uma boa Proporção de Fonte de Energia (PSRR) e uma boa Proporção de Rejeição de Modo Comum (CMRR) e rejeição de ruído diferencial;
[091] adaptabilidade ao processo tecnológico e variações de temperatura;
[092] controle de modo comum para manter uma tensão de desvio reverso adequada no fotodetector, por exemplo, no fotodiodo;
[093] controle de tensão sequencial para os resistores de retorno programáveis e controle de restauração de CC.
[094] As figuras a seguir ilustram os exemplos: [095] Fig. 1: Arquitetura esquemática exemplar de peças de um circuito receptor óptico, por exemplo, um circuito amplificador de transimpedância exemplar e um fotodiodo exemplar [096] Fig. 2: Arquitetura esquemática exemplar de um circuito receptor óptico [097] Fig. 3: Arquitetura esquemática exemplar adicional de um circuito receptor óptico [098] Fig. 4: Série cronológica exemplar de um sinal de corrente de entrada exemplar [099] Fig. 5: Exemplo de um estágio amplificador de ganho [0100] Fig. 6: Circuito de controle de modo comum exemplar [0101] Fig. 7: Sequência de controle de impedância exemplar [0102] Fig. 8: Arquitetura exemplar de um resistor de retorno programável [0103] Fig. 9: Sequência de ativação exemplar de transistores em um resistor de retorno programável exemplar [0104] Fig. 10a: Arquitetura de componente de restauração de CC exemplar [0105] Fig. 10b: Sequência de geração de tensão exemplar em dependência de corrente de entrada CC
[0106] Fig. 10c: Resposta de circuito fechado exemplar de circuito amplificador de transimpedância exemplar [0107] Fig. 11: Arquitetura de controle de tensão sequencial exemplar [0108] Fig. 12: Arquitetura exemplar de um componente de controle de ganho automático [0109] Fig. 13: Exemplo de um sistema de comunicação óptica [0110] A Fig. 1 exemplar mostra uma possível arquitetura de peças 100 de um circuito receptor óptico, em particular, compreendendo um circuito amplificador de transimpedância exemplar 101 em um fotodiodo exemplar 104.
[0111] Em particular, um circuito amplificador de transimpedância exemplar 101 é mostrado com uma entrada 102 para receber um sinal de corrente de entrada do pelo menos um fotodetector 104 e sendo configurado para converter a entrada recebida, por exemplo, um sinal de corrente de entrada, em um sinal de tensão de saída 103 para gerar um sinal de saída 103 do circuito amplificador de transimpedância.
[0112] 0 componente de restauração de CC e o componente de controle de ganho automático não são mostrados neste exemplo.
[0113] Além disso, é mostrado exemplarmente que o circuito amplificador de transimpedância 101 compreende uma pluralidade exemplar de estágios de amplificação de ganho, por exemplo, estágios de amplificação de ganho exemplares 123, 124, 125 e 126. Também pode ser implementado qualquer outro número de estágios de amplificação de ganho.
[0114] Os ditos estágios de amplificação de ganho exemplares 123, 124, 125 e 126 compreendem amplificadores de ganho exemplares 119, 120, 121, 122 e resistores de retorno programáveis locais (Rlfs) exemplares 105, 109, 106, 110, 107, 111, 108 e 112.
[0115] Além disso, é mostrada uma pluralidade exemplar de resistores de retorno programáveis adicionais 113, 118, 114, 117, 115 e 116 para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância 101.
[0116] Para integralidade observou-se que os resistores de retorno programáveis para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância 101 que são conectados entre a entrada 102 do circuito amplificador de transimpedância 101 e a saída, ou seja, sinal de saída 103, ou que são conectados entre a entrada 102 do circuito amplificador de transimpedância 101 e as saídas de diferentes estágios de amplificação de ganho, também podem ser mencionados como resistores de retorno programáveis globais.
[0117] Observou-se ainda que os resistores de retorno programáveis locais 105 e 109 também podem ser compreendidos como resistores de retorno programáveis (globais) para o controle de transimpedância (equivalente) do circuito amplificador de transimpedância 101 no caso de usar/ter apenas um único/o primeiro estágio amplificador de ganho 123.
[0118] Uma sequência exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância 101 pode compreender: [0119] redução da resistência do resistor de retorno programável(s) 113, 118, Rgf4 [0120] redução da resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 114, 117, Rgf3 [0121] redução de resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 115, 116, Rgf2 [0122] redução de resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 105, 109, Rfl [0123] uma sequência exemplar para controle de ganho do circuito amplificador de transimpedância 101 pode compreender: [0124] redução da resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 108, 112, Rlf4 [0125] redução da resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 107, 111, Rlf3 [0126] redução da resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 106, 110, Rlf2 [0127] redução da resistência do(s) resistor(es) de retorno programável(is) 105, 109, Rfl [0128] A Fig. 2 exemplar mostra uma possível arquitetura adicional de um circuito receptor óptico 200. O dito circuito receptor óptico exemplar 200 pode compreender um componente de controle de ganho automático 204 e o componente de restauração de CC 205, em que o dito componente de restauração de CC 205 pode, entre outras coisas, compreender um filtro passa-baixo 208.
[0129] Além disso, o circuito receptor óptico 200 compreende um circuito amplificador de transimpedância exemplar 201 com entrada 202 e saída 203 e com uma pluralidade exemplar de estágios de amplificação de ganho, a partir dos quais apenas um subgrupo exemplar, denominado estágios de amplificação de ganho 209, 210, 211, é explicitamente mostrado e indicado.
[0130] Os ditos estágios de amplificação de ganho, análogos ao circuito amplificador de transimpedância representado na Fig. 1, podem compreender os amplificadores de ganho exemplares 212, 213, 214 e resistores de retorno programáveis locais exemplares 215, 216, 217, 218, 219 e 220.
[0131] Além disso, um resistor programável de desvio exemplar 224 é mostrado, o qual pode encurtar a saída do último estágio amplificador de ganho 211.
[0132] Ademais, o circuito amplificador de transimpedância 201 pode compreender uma pluralidade de resistores de retorno programáveis, por exemplo, resistores de retorno programáveis globais, 226, 227 para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância, em que os ditos resistores de retorno programáveis, por exemplo, resistores de retorno programáveis globais, 226, 227 para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância podem ser conectados entre a entrada 202 do circuito amplificador de transimpedância 201 e a saída 203 do circuito amplificador de transimpedância 201 ou entre a entrada 202 do circuito amplificador de transimpedância 201 e as saídas de diferentes estágios de amplificação de ganho.
[0133] Em adição, um resistor fixo 221, 225 conectado em paralelo entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância 201 pode ser usado para limitar o volume máximo da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância 201. Além disso, os amortecedores exemplares 222, 223 são mostrados, os quais podem isolar a saída do último estágio amplificador de ganho 211.
[0134] Além disso, o circuito receptor óptico exemplar 200 pode compreender dois fotodetectores, por exemplo, fotodiodos, 206, 207, em que um fotodetector 207 é configurado para receber o sinal luminoso de entrada e o outro fotodetector 206 é protegido do sinal luminoso de entrada e o circuito amplificador de transimpedância 201 pode ter uma topologia diferencial com um ramo 228, por exemplo, o ramo positivo do circuito amplificador de transimpedância 201 sendo conectado ao fotodetector 207, o qual é configurado para receber o sinal luminoso e com o outro ramo 22 9, por exemplo, o ramo negativo, do circuito amplificador de transimpedância 201 sendo conectado ao fotodetector 206 que é protegido do sinal luminoso. No entanto, também é possível que, por exemplo, o dito possível ramo negativo do circuito amplificador de transimpedância possa ser conectado a um modelo elétrico equivalente (não mostrado) de um fotodetector, por exemplo, um modelo elétrico equivalente de um fotodiodo, por exemplo, para um circuito que compreende um resistor e/ou capacitor.
[0135] Esta possível arquitetura diferencial pode, entre outras coisas, melhorar a Proporção da Fonte de Alimentação (PSRR) e a Proporção de Rejeição de Modo Comum (CMRR), bem como a imunidade ao ruído comum.
[0136] Conforme descrito acima, o componente de controle de ganho automático 204 pode estar em comunicação com alguns ou todos os resistores de retorno programáveis do circuito receptor óptico 200, ou seja, por exemplo, com os resistores de retorno programáveis locais 215, 216, 217, 218, 219, 220 para controle de ganho do respectivo estágio amplificador de ganho e com alguns ou todos os resistores de retorno programáveis 226, 227 para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância com base sinal produzido pelo componente de restauração de CC 205.
[0137] Para integralidade, observou-se que os termos Rctri <M+1:N> e R <M+1:N> mostrados na Fig. 2 podem ser compreendidos como se referindo à possível pluralidade de transistores compreendidos nos resistores de retorno programáveis. Conforme mencionado antes, os ditos resistores de retorno programáveis podem seguir uma sequência de ativação, por exemplo, resistores 226, 227, 219 e 220 podem ser ativados primeiro, e depois os resistores 215, 216, 217 e 218 .
[0138] A Fig. 3 exemplar mostra uma possível arquitetura de um circuito receptor óptico 300 para a finalidade de melhor compreensão de alguns aspectos da presente invenção.
[0139] 0 dito circuito receptor óptico exemplar 3 00 pode compreender um componente de controle de ganho automático 3 07 e o componente de restauração de CC 308, em que o dito componente de restauração de CC 308 pode, entre outras coisas, compreender um filtro passa-baixo (não mostrado).
[0140] Além disso, o circuito receptor óptico 200 compreende um circuito amplificador de transimpedância exemplar 303 com entrada 301 e saída 302 e com um estágio amplificador de ganho exemplar 312.
[0141] 0 dito estágio amplificador de ganho 312 pode, análogo aos circuitos amplificadores de transimpedância representados anteriormente, compreender um amplificador de ganho exemplar 304 e resistores de retorno programáveis locais exemplares 305 e 306, que no caso também podem atuar como resistores de retorno programáveis globais e para controle da transimpedância (equivalente) do circuito amplificador de transimpedância 303, com base no sinal produzido pelo componente de restauração de CC 308 para prover uma amplitude de tensão de saída constante para diferentes faixas de corrente do sinal de corrente de entrada.
[0142] O ganho do(s) estágio(s) amplificador(es) de ganho deve, preferencialmente, ser suficientemente alto a fim de obter a largura de banda máxima da corrente para resposta do amplificador de transimpedância de tensão, em particular para valores elevados de transimpedância equivalente.
[0143] Preferencialmente, e conforme descrito acima, o circuito amplificador de transimpedância pode, portanto, compreender mais de um estágio amplificador de ganho.
[0144] Em particular e em geral, ele sustenta que uma largura de banda maior para uma transimpedância (equivalente) maior do circuito amplificador de transimpedância exige um ganho maior do(s) amplificador(es) de ganho do(s) estágio(s) amplificador(es) de ganho.
[0145] Por exemplo, a largura de banda co-3dB do circuito amplificador de transimpedância em relação ao ponto de 3 dB pode ser aproximada por [0146] em que, por exemplo, á0 é o ganho de circuito aberto do amplificador de ganho de um estágio amplificador de ganho, Rp ê a resistência equivalente de um resistor de retorno e CF ê a capacitância de entrada equivalente total do amplificador de ganho.
[0147] Por exemplo, para uma largura de banda de aproximadamente 150 MHz e valores exemplares de Rp ^ 200kü e CF =¾ 4 pF, seria necessário um ganho de CC de pelo menos aproximadamente 60 dB.
[0148] Além disso, o circuito amplificador de transimpedância 303 pode compreender/pode ser seguido de um amortecedor de saída 311, por exemplo, um amplificador de ganho de unidade ou seguidor de tensão, para isolar um/o nó de saída do circuito amplificador de transimpedância.
[0149] Análogo à Fig. 2, o circuito receptor óptico exemplar 300 pode compreender dois fotodetectores, por exemplo, fotodiodos, 310, 309, em que um fotodetector 309 é configurado para receber o sinal luminoso de entrada e o outro fotodetector 310 é protegido do sinal luminoso de entrada, e o circuito amplificador de transimpedância 303 pode ter uma topologia diferencial com um ramo, por exemplo, o ramo positivo, do circuito amplificador de transimpedância 303 sendo conectado ao fotodetector 309 que é configurado para receber o sinal luminoso e com o outro ramo, por exemplo, o ramo negativo, do circuito amplificador de transimpedância 303 sendo conectado ao fotodetector 310 que é protegido do sinal luminoso. No entanto, também é possível que, por exemplo, o dito possível ramo negativo do circuito amplificador de transimpedância possa ser conectado a um modelo elétrico equivalente (não mostrado) de um fotodetector, por exemplo, um modelo elétrico equivalente de um fotodiodo, por exemplo, a um circuito que compreende um resistor e/ou capacitor.
[0150] Para integralidade, observou-se que o fotodetector, por exemplo, fotodiodo 309, é conectado ao Vdd apenas para fins de ilustração, as demais conexões, como anodo aterrado, também são possíveis, dependendo da natureza do fotodiodo.
[0151] A Fig. 4 exemplar mostra uma série cronológica 400 de um sinal de corrente de entrada exemplar 401, por exemplo, um sinal de fotocorrente exemplar de um fotodetector, por exemplo, um fotodiodo (não mostrado).
[0152] Esta figura ilustra a evolução transitória de um sinal de transmissão para um determinado nível de potência luminosa óptica média (ou seja, para um determinado comprimento de fibra, temperatura, processo, etc). As escalas temporais mostradas podem, por exemplo, ser da ordem de centenas de MHz ou GHz.
[0153] Conforme mostrado, o sinal de corrente de entrada exemplar 401 pode variar entre um nível máximo de corrente de entrada 402 e um nível mínimo de corrente de entrada 404, e pode ter um nível médio de corrente de entrada indicado pelo numeral de referência 403.
[0154] A diferença entre o nível máximo de corrente de entrada 402 e o nível mínimo de corrente de entrada 404 pode definir a oscilação ou variação de tensão de entrada da corrente de entrada.
[0155] Por exemplo, no caso de uma transmissão analógica entre estes dois valores 402, 404, o sinal de transmissão pode assumir qualquer valor, e o receptor óptico (circuito) é responsável pela sua interpretação como o sinal digital transmitido.
[0156] A corrente média 403 exemplar representa o componente CC do sinal de entrada recebido. Uma vez que este componente CC não necessariamente é exigido para reconstruir o sinal de transmissão no receptor, ele pode ser removido, por exemplo, por um componente de restauração de CC, como, por exemplo, o componente de restauração de CC 308 da Fig. 3.
[0157] Além disso, a corrente média de entrada 403 pode prover uma boa estimativa da amplitude máxima de entrada da fotocorrente recebida. Em uma transmissão óptica, a diferença entre Imax e Imin é fornecida pela relação a seguir: [0158] onde ER é conhecido como a proporção de extinção e pode ser definido um determinado protocolo de comunicação.
[0159] Portanto, para um determinado ER, a oscilação de corrente máxima de entrada pode ser calculada usando a corrente média 403 e para adaptar a transimpedância equivalente do amplificador de transimpedância para obter uma oscilação de tensão de saída definida na saída do amplificador de transimpedância.
[0160] É importante observar que, dependendo do nível da potência óptica recebida, a variação da corrente média pode ser de até três ordens de magnitude ou mais.
[0161] A Fig. 5 exemplar mostra um amplificador de ganho 500, por exemplo, um amplificador de ganho de um primeiro estágio amplificador de ganho (não mostrado).
[0162] Neste exemplo, o amplificador de ganho pode compreender um transistor cascode com uma carga resistente 501.
[0163] No lugar da carga resistente fl;ond, uma carga PMOS (semicondutor metal óxido de canal p) pode ser usada ao otimizar um equilíbrio desejado entre o ganho, o dito ruído da entrada e variações de extremidade.
[0164] 0 transistor cascode pode ser um transistor de efeito de campo NMOS (semicondutor metal óxido de canal n) em cascata, o qual pode melhorar, entre outras coisas, as características de ruído da corrente do circuito amplificador de transimpedância (não mostrado), uma vez que o dito ruído de entrada do circuito amplificador de transimpedância pode ser inversamente proporcional à transcondutância equivalente do par diferencial de entrada e a capacitância de entrada equivalente.
[0165] No entanto, também são possíveis outros tipos de transistor, como o transistor de efeito de campo PMOS (semicondutor metal óxido de canal p).
[0166] Além disso, também podem ser usadas outras tecnologias, como, por exemplo, Bipolar (tecnologia de transistor de junção bipolar), BiCMOS (combinação de tecnologia de transistor de junção bipolar e tecnologia de semicondutor metal óxido complementar), tecnologia baseada em GaAs (Arsenieto de Gálio) , etc. na implementação do amplificador de ganho 500.
[0167] Um transistor cascode pode, entre outras coisas, permitir o aumento da impedância equivalente do par diferencial de entrada 504, 505 (do circuito amplificador de transimpedância) para obter um ganho maior.
[0168] 0 ganho e a impedância de saída do amplificador de ganho podem ser dimensionados com a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (não mostrado).
[0169] A corrente de desvio lbias 503, do par diferencial de entrada pode, entre outras coisas, ser obtida a partir de um circuito de controle de transcondutância (não mostrado), que mantém uma transcondutância constante ao longo das possíveis variações de processo/tensão/temperatura (PVT) no circuito receptor óptico, melhorando assim o controle de estabilidade, linearidade e desempenho de ruído do circuito receptor óptico em todas as condições.
[0170] Em outras palavras, a corrente de desvio hias 503, pode variar com as variações de PVT para facilitar a conservação do ganho constante para todas as variações de PVT, facilitando assim, entre outras coisas, a resposta de circuito fechado e mantendo um desempenho similar em todos os cortes.
[0171] Além disso, o amplificador de ganho 500 pode compreender um componente de controle de modo comum 502 para controle da tensão de desvio reverso do fotodetector de entrada, ou seja, o fotodiodo de entrada. Entre outras coisas, isto pode melhorar o controle e a estabilidade da tensão de modo comum de saída e pode melhorar o desempenho do possível estágio amplificador de ganho seguinte.
[0172] Apesar da arquitetura e topologia descritas acima poderem ser implantadas no amplificador de ganho de um primeiro estágio amplificador de ganho para melhorar o dito ruído de entrada do circuito amplificador de transimpedância, os possíveis demais estágios subsequentes podem seguir uma arquitetura e topologia similares.
[0173] A Fig. 6 exemplar mostra um componente de circuito de modo comum exemplar 600 que pode ser implementado no amplificador de ganhos de um estágio amplificador de ganho de um circuito amplificador de transimpedância de um circuito receptor óptico (não mostrado), ou seja, por exemplo, todos os amplificadores de ganho podem ter o componente de circuito de controle de modo comum.
[0174] Um componente de circuito de controle de modo comum pode servir para compensar as variações da corrente de desvio I-Bícs, sem influenciar significativamente a quantidade de corrente que atravessa o par diferencial de entrada e mantendo as propriedades e funcionalidades de transcondutância.
[0175] No presente exemplo, o componente de circuito de controle de modo comum 600 pode amostrar o nó de saída do estágio amplificador de ganho (não mostrado) através de dois grandes resistores 602, 603 a fim de evitar a modificação da impedância de saída do estágio amplificador de ganho (não mostrado).
[0176] Os ditos grandes resistores 602, 603 podem, por exemplo, ter valores de resistência na faixa de centenas de kilo-ohms a alguns mega-ohms.
[0177] Assim, o modo comum pode ser comparado a um valor de referência 601, , e a diferença pode ser submetida ao filtro passa-baixo, por exemplo, através de um filtro de capacitância de transcondutância de 1 kHz.
[0178] 0 modo comum pode ser então ajustado ao subtrair a corrente correspondente dos nós de saída, por exemplo, através de um transistor, por exemplo, um transistor de NMOS.
[0179] Para integralidade, observou-se que a topologia do componente de circuito de controle de modo comum não está limitada ao esquema de transcondutância-capacitância proposto ou ao transistor de MOS, mas que o componente de circuito de controle de modo comum poderia ser implementado por outros meios que realizam as funcionalidades e etapas descritas acima.
[0180] A Fig. 7 exemplar mostra as possíveis etapas de uma sequência de controle 700 para controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância de um circuito receptor óptico (não mostrado) de modo estável.
[0181] As etapas de sequência exemplares podem, por exemplo, ser realizadas por um componente de controle de ganho automático (não mostrado) e podem incluir uma, algumas ou todas as seguintes etapas e em ordem variada de etapas: [0182] Etapa 701: calcular uma corrente média de entrada a partir do fotodetector, por exemplo, fotodiodo [0183] Etapa 702: usar a corrente de entrada calculada para calcular a transimpedância necessária [0184] Etapa 703: começar a reduzir a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância ao começar a reduzir a impedância do resistor de retorno programável que é conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância, enquanto mantém aberto o circuito de retorno do circuito amplificador de transimpedância [0185] Etapa 704: assim que a impedância do resistor de retorno programável, que é conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância, é estabelecida a um determinado valor mínimo, reduzir o retorno resistente dos estágios de amplificação de ganho, começando com a redução do retorno resistente do pelo menos um resistor de retorno programável local do último estágio amplificador de ganho.
[0186] Em paralelo à etapa 703 e 704, o retorno resistente dos demais resistores de retorno programáveis locais de outro estágio amplificador de ganho pode ser reduzido para reduzir o ganho dos demais estágios de amplificação de ganho e controlar ainda a estabilidade do circuito amplificador de transimpedância de um circuito receptor óptico.
[0187] As etapas e sequências descritas são somente exemplares e as demais sequências que compreendem o movimento do ganho dos diferentes estágios de amplificação de ganho por meio dos resistores de retorno programáveis/resistores de desvio também são possíveis, bem como também são possíveis outras etapas e meios para redução da impedância entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância.
[0188] A Fig. 8 exemplar mostra uma implementação de um resistor de retorno programável 800, por exemplo, de um resistor de retorno programável local ou global de ou de um resistor de retorno programável conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância.
[0189] Por exemplo, em um circuito receptor óptico exemplar (não mostrado), alguns ou cada um dos resistores de retorno programáveis podem compreender uma pluralidade de transistores 802, 803, 804, 805 conectados em paralelo e em que a resistência dos resistores de retorno programáveis é controlada por meio de tensão(ões) de porta de seus transistores 806, 807, 808, 809, e em que alguns ou todos os transistores 802, 803, 804, 805 de um resistor de retorno programável podem ter características diferentes, por exemplo, podem diferir em escala ou tamanho, por exemplo, diferir em sua proporção de largura de porta para comprimento de porta 810, 811, 812, por exemplo, em sua proporção de largura de porta para comprimento de porta do primeiro ao último transistor do respectivo resistor de retorno programável.
[0190] As possíveis características diferentes dos ditos transistores podem, entre outras coisas, reduzir os problemas de linearidade e melhorar o funcionamento dos resistores de retorno programáveis na região ôhmica para a gama dinâmica total.
[0191] Por exemplo, os transistores de MOS, por exemplo, transistores de CMOS, operam na região ôhmica quando VDS < ^Dssat, em que VDS ê a descarga para a tensão de origem e VDsjat é a descarga para a tensão de origem quando entra na região de saturação e ocorre comportamento não linear.
[0192] Como VDS = — Vth, em que VGS ê a tensão de origem da porta e Vth a tensão limiar, os transistores podem, por exemplo, ser configurados e projetados para maximizar o ponto de funcionamento l7GS para melhorar o comportamento de linearidade para toda a gama de impedâncias equivalentes.
[0193] Além disso, é possível uma ativação sucessiva dos transistores 802, 803, 804, 805 de uma proporção de largura de porta para comprimento de porta menor para a proporção de largura de porta para comprimento de porta maior, conforme mostrado na sequência exemplar 801.
[0194] Estas ativações exemplares sucessivas dos transistores dos resistores de retorno programáveis do circuito receptor óptico podem melhorar a linearidade de transições de impedância equivalente, por exemplo, a linearidade de transições de impedância equivalente de valores elevados de impedância equivalente para valores baixos de impedância equivalente.
[0195] A Fig. 9 exemplar mostra um possível comportamento de redução linear 900 da impedância equivalente 901 para um resistor de retorno programável (não mostrado) de um circuito receptor óptico (não mostrado) quando é realizada a dependência de largura de porta para o comprimento de porta exemplar 902 dos transistores (não mostrados) de um resistor de retorno programável.
[0196] Por exemplo, uma sequência de ativação análoga a uma descrita acima, com uma ativação dos transistores desde a proporção de largura de porta para comprimento de porta menor até a proporção de largura de porta para comprimento de porta maior, e em que os ditos transistores controlam as tensões de porta 903 dos resistores de retorno programáveis (não mostrados).
[0197] 0 desenho dos resistores de retorno programáveis descritos acima e a ativação sequencial dos transistores que operam em um regime suficientemente elevado e otimizado Vas -Vth pode garantir um bom comportamento linear sobre a gama dinâmica total.
[0198] Para integralidade, observou-se que o possível comportamento de redução linear mostrado 900 também pode ser válido para o comportamento de transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância.
[0199] A Fig. 10a exemplar mostra uma possível arquitetura de um componente de restauração de CC 1000, em que o componente de restauração de CC pode compreender um filtro passa-baixo 1001.
[0200] 0 componente de restauração de CC pode remover a corrente CC de entrada, ou seja, a corrente média, lavg, do sinal de corrente gerado por pelo menos um fotodetector, ou seja, a fotocorrente, por exemplo, através de um controle de circuito fechado, que pode envolver um filtro passa-baixo da tensão de saída do circuito amplificador de transimpedância (TIA, não mostrado) para calcular seu componente de CC, [0201] 0 filtro passa-baixo 1001 pode ser seguido por um gerador de tensão sequencial 1002 e uma fonte de corrente 1003, que gera a corrente CC equivalente a ser subtraída da entrada do amplificador de transimpedância e que pode ser incorporado por meio de um conjunto de transistor paralelo controlado pela tensão de controle de tensão sequencial Vdc gerada pelo gerador de tensão sequencial, que pode ser configurada por um controle contínuo da tensão CC.
[0202] A Fig.lOb exemplar mostra o comportamento linear 1004 da corrente de entrada CC na dependência do componente de tensão CC calculado VDC para uma possível arquitetura de componente de restauração de CC, como, por exemplo, a arquitetura do componente de restauração de CC 1000.
[0203] A Fig.lOc exemplar mostra o comportamento de resposta de controle de circuito fechado 1006 de uma possível arquitetura de circuito amplificador de transimpedância com uma possível arquitetura de componente de restauração de CC juntas, como, por exemplo, a arquitetura do componente de restauração de CC 1000 e a arquitetura do circuito amplificador de transimpedância descritas acima.
[0204] A resposta de circuito fechado do circuito amplificador de transimpedância com a restauração de CC podem formar um filtro passa-banda, cuja frequência de corte mais baixa ou o pólo de frequência baixa 1005, ωρ1, pode ser fornecido por ^oí — ^0'3rr>.-cs ' GBWw ' [02 05] em que ê a transimpedância equivalente, gm/es é a transcondutância equivalente da fonte de corrente, por exemplo, o conjunto de transistores paralelos do componente de fonte de corrente 1003 da Fig. 10a, e GBWu,P ê o produto de comprimento de banda de ganho do filtro passa-baixo.
[0206] A dita frequência de corte mais baixa ωρ1 ou pólo de frequência baixa 1005 pode ser mantida constante para toda a faixa de transimpedância possível, evitando assim, entre outras coisas, uma deambulação basal do sinal de comunicação processado pelo circuito receptor óptico. Além disso, a transcondutância equivalente gmfS pode mover-se com a transimpedância equivalente Tsí.
[0207] A corrente CC gerada pelo componente de restauração de CC, ou seja, o sinal de corrente CC produzido pelo componente de restauração de CC, pode, por exemplo, ser gerado por meio de um conjunto de transistores dimensionados que podem ser ativados sequencialmente conforme a saída de tensão CC aumenta, como, por exemplo, aquela mostrada na Fig. 10a.
[0208] Além disso, a transcondutância equivalente gmiCS da fonte de corrente pode ser reduzida para diminuir o ruído de corrente da restauração CC injetada na entrada do amplificador de transimpedância. 0 uso da ativação de tensão sequencial da fonte de corrente pode ajudar a minimizar a injeção de ruído de corrente.
[0209] A arquitetura descrita pode, entre outras coisas, permitir manter um produto constante Tz0-gm/CS e, ao mesmo tempo, reduzir a quantidade de ruído injetado no circuito amplificador de transimpedância entrada, uma vez que os transistores usados nesta arquitetura podem, por exemplo, conforme descrito acima, por exemplo, na Fig. 8, ser configurados e projetados para maximizar seu ponto de funcionamento da tensão de origem de porta Ves .
[0210] Por exemplo, quanto maior a tensão de origem de porta Vesi menor o gmih, o assim denominado coeficiente de inversão, resultando em menos densidade de ruído espectral dos transistores e melhor desempenho geral do circuito receptor óptico.
[0211] Observou-se novamente quanto à integridade que os transistores que podem ser usados não estão limitados a uma implementação baseada em arquitetura de MOS (semicondutor metal óxido), por exemplo, CMOS (semicondutor metal óxido complementar).
[0212] A Fig. 11 exemplar mostra um possível componente de controle de tensão sequencial 1100 para controle de tensão contínua que, por exemplo, pode ser usado no componente de restauração de CC (não mostrado) de um circuito receptor óptico, conforme descrito acima.
[0213] 0 possível componente de controle de tensão sequencial exemplar 1100 pode receber uma referência de corrente de entrada iref e um sinal Vdc originário de um/do filtro passa-baixo (não mostrado), que pode ser traduzido em uma corrente proporcional à tensão CC de saída do componente de restauração de CC (não mostrado).
[0214] A dita corrente dependente de tensão de entrada traduzida /iTÍ pode então ser copiada por meio de um espelho de corrente 1104 ao longo de um conjunto de cópias dimensionadas da corrente de referência lref.
[0215] Conforme mostrado, um transistor conectado a diodo, por exemplo, um transistor NMOS conectado a diodo, pode converter a corrente excedente em tensão, e incorporar assim os bits sequenciais, por exemplo, elevando de um valor mínimo para um valor máximo de modo sequencial, ao longo do conjunto.
[0216] Por exemplo, no caso de a tensão de entrada de corrente vde ser pequena, todas as tensões de saída 1105, 1106, 1107, são baixas.
[0217] Assim, as tensões típicas podem estar na faixa de 1 a 5 V.
[0218] Devido às diferentes proporções de largura para comprimento de porta dos transistores MOS, como mostrado na sequência exemplar 1101, conforme a tensão aumenta, as diferentes tensões de saída VDC<i>, 1105, 1106, 1107 (com i sendo um número natural maior que 1) , são sequencialmente ativadas.
[0219] Além disso, um dimensionamento adequado, ou seja, um dimensionamento adequado das proporções de largura para comprimento de porta, pode controlar exatamente a sequência de ativação.
[0220] A Fig. 12 exemplar mostra um componente de controle de ganho automático 1200. 0 controle de ganho automático realizado pelo componente de controle de ganho automático 1200 pode ser baseado em uma/a corrente CC 1209 gerada pelo componente de restauração de CC (não mostrado) e uma versão dimensionada do principal circuito amplificador de transimpedância (TIA), denominado circuito amplificador de transimpedância fictício (TIA fictício) 1208.
[0221] Em outras palavras, o componente de controle de ganho automático exemplar 1200 pode, por exemplo, compreender pelo menos um estágio amplificador de ganho fictício com um amplificador de ganho fictício 1205 e resistores de retorno programáveis fictícios 1206, 1207, bem como um amortecedor de saída.
[0222] De fato, o circuito amplificador de transimpedância fictício 1208 pode ter, por exemplo, o mesmo número de estágios de amplificação de ganho fictícios, o mesmo número de amplificadores de ganho fictícios e o mesmo número de resistores de retorno programáveis fictícios do principal circuito amplificador de transimpedância (não mostrado), mas seus valores e propriedades característicos podem ser dimensionados, como para ter um consumo de potência menor, mas as mesmas características de CC (por exemplo, mesmo ganho de CC equivalente e mesma transimpedância equivalente) para facilitar a calibração correta do circuito receptor óptico.
[0223] Além disso, a corrente CC, ou seja, a corrente média, levg, do sinal de corrente gerado por pelo menos um fotodetector, ou seja, a fotocorrente, pode ser proporcional à amplitude do componente CA (corrente alternada) do sinal de entrada.
[0224] 0 sinal de referência 1201, por exemplo, uma tensão de referência, pode representar uma/a amplitude de tensão máxima permitida no principal circuito amplificador de transimpedância output (não mostrado).
[0225] 0 possível bloqueio após o circuito amplificador de transimpedância fictício 1208 pode ter um ganho elevado, por exemplo, de até 60dB ou mais, e pode gerar uma tensão de saída proporcional à diferença entre o circuito amplificador de transimpedância fictício 1208 e a tensão de referência 1201.
[0226] 0 dito bloqueio pode compreender ainda um gerador de tensão sequencial 1203 e este pode ser similar ao possível gerador de tensão sequencial do componente de restauração de CC.
[0227] 0 dito gerador de tensão sequencial 1203 pode criar sequencialmente sinais de controle de tensão 1202 {Rctrl < 1:N >) que podem acionar os resistores de retorno programáveis do circuito amplificador de transimpedância fictício 1208 e do principal circuito amplificador de transimpedância.
[0228] A Fig. 13 exemplar mostra um sistema de comunicação óptica 1300 que compreende um transmissor óptico 1301, uma ligação de fibra óptica 1302, por exemplo, uma fibra plástica, e um receptor óptico 1303.
[0229] Neste sistema de comunicação óptica exemplar 1300, um dispositivo de emissão de luz, por exemplo, diodo emissor de luz (LED) 1306 acionado por um circuito de acionamento de LED 1305, do transmissor óptico, produz um sinal óptico que é alimentado em uma ligação de fibra óptica 1302, por exemplo, uma fibra plástica, a qual guia o sinal óptico para um dispositivo receptor de luz, o receptor óptico 1303, onde a luz é, por exemplo, recebida por um fotodiodo 1307. A luz recebida pelo fotodiodo 1307 gera uma fotocorrente que é convertida, por exemplo, por um circuito amplificador de transimpedância (TIA) 1308, de acordo e compatível com a(s) arquitetura(s) exemplar(es) descrita(s) acima, em um sinal de saída de tensão elétrica 1309.
[0230] Além disso, neste sistema de comunicação óptica exemplar 1300, o receptor óptico 1303 compreende um circuito receptor óptico 1304 de acordo e compatível com a(s) arquitetura(s) exemplar(es) de um circuito receptor óptico descrito acima.
[0231] Para integralidade, observou-se que a(s) arquitetura(s) exemplar(es) de um circuito receptor óptico descrito acima não é(são) limitada(s) a uma arquitetura MOS (semicondutor metal óxido) com base na implementação. 0 desenho da arquitetura de um circuito receptor óptico exemplar descrito acima também é compatível com qualquer outra tecnologia, como, por exemplo, Bipolar (tecnologia de transistor de junção bipolar), BiCMOS (combinação de tecnologia de transistor de junção bipolar e tecnologia de semicondutor metal óxido complementar), tecnologia baseada em GaAs (Arsenieto de Gálio), etc.
[0232] Acompanhado por 13 páginas que compreendem 13 figuras.
[0233] Os numerais de referência identificam os seguintes componentes: [0234] 100 Arquitetura esquemática exemplar de peças de um circuito receptor óptico [0235] 101 Circuito amplificador de transimpedância exemplar [0236] 102 Entrada/sinal de entrada exemplar, por exemplo, sinal de corrente de entrada, do circuito amplificador de transimpedância [0237] 103 Saída/sinal de saída exemplar, por exemplo, sinal de tensão de saída, do circuito amplificador de transimpedância [0238] 104 Fotodetector exemplar, por exemplo, um fotodiodo [0239] 105 Resistor de retorno programável local/global exemplar [0240] 106 Resistor de retorno programável local exemplar [0241] 107 Resistor de retorno programável local exemplar [0242] 108 Resistor de retorno programável local exemplar [0243] 109 Resistor de retorno programável local/global exemplar [0244] 110 Resistor de retorno programável local exemplar [0245] 111 Resistor de retorno programável local exemplar [0246] 112 Resistor de retorno programável local exemplar [0247] 113 Resistor de retorno programável exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0248] 114 Resistor de retorno programável exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0249] 115 Resistor de retorno programável exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0250] 116 Resistor de retorno programável exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0251] 117 Resistor de retorno programável exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0252] 118 Resistor de retorno programável exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0253] 119 Amplificador de ganho exemplar [0254] 120 Amplificador de ganho exemplar [0255] 121 Amplificador de ganho exemplar [0256] 122 Amplificador de ganho exemplar [0257] 123 (Primeiro) estágio amplificador de ganho exemplar [0258] 124 Estágio amplificador de ganho exemplar [0259] 125 Estágio amplificador de ganho exemplar [0260] 126 (Último) estágio amplificador de ganho exemplar [0261] 200 Circuito receptor óptico exemplar [0262] 201 Circuito amplificador de transimpedância exemplar [0263] 202 Entrada/sinal de entrada exemplar, por exemplo, sinal de corrente de entrada, do circuito amplificador de transimpedância [0264] 203 Saída/sinal de saída exemplar, por exemplo, sinal de tensão de saída, do circuito amplificador de transimpedância [0265] 204 Componente de ganho automático exemplar [0266] 205 Componente de restauração de CC exemplar [0267] 206 Fotodetector (fictício) preto exemplar, fotodiodo preto (fictício), ou modelo elétrico equivalente de um fotodetector/fotodiodo [0268] 207 Fotodetector exemplar, por exemplo, um fotodiodo [0269] 208 Possível filtro passa-baixo exemplar [0270] 209 (Primeiro) estágio amplificador de ganho exemplar [0271] 210 Estágio amplificador de ganho exemplar [0272] 211 (Último) estágio amplificador de ganho exemplar [0273] 212 (Primeiro) amplificador de ganho exemplar [0274] 213 Amplificador de ganho exemplar [0275] 214 (Último) amplificador de ganho exemplar [0276] 215 Resistor de retorno programável local/global exemplar [0277] 216 Resistor de retorno programável local/global exemplar [0278] 217 Resistor de retorno programável local exemplar [0279] 218 Resistor de retorno programável local exemplar [0280] 219 Resistor de retorno programável local exemplar [0281] 220 Resistor de retorno programável local exemplar [0282] 221 Resistor fixo (global) exemplar entre a e a saída do circuito amplificador de transimpedância [0283] 222 Amplificador de ganho de unidade exemplar, amortecedor exemplar [0284] 223 Amplificador de ganho de unidade exemplar, amortecedor exemplar [0285] 224 Resistor programável de desvio exemplar [0286] 225 Resistor fixo exemplar entre a entrada e a saída de circuito amplificador de transimpedância [0287] 226 Resistor de retorno programável (global) exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0288] 227 Resistor de retorno programável (global) exemplar para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância [0289] 300 Circuito receptor óptico exemplar [0290] 301 Entrada/sinal de entrada exemplar, por exemplo, sinal de corrente de entrada, de circuito amplificador de transimpedância [0291] 302 Saída/sinal de saída exemplar, por exemplo, sinal de tensão de saída, de circuito amplificador de transimpedância [0292] 303 Circuito amplificador de transimpedância exemplar [0293] 304 Amplificador de ganho exemplar [0294] 305 Resistor de retorno programável (local/global) exemplar [0295] 306 Resistor de retorno programável (local/global) exemplar [0296] 307 Componente de ganho automático exemplar [0297] 308 Componente de restauração de CC exemplar [0298] 309 Fotodetector exemplar, por exemplo, um fotodiodo [0299] 310 Fotodetector preto (fictício) exemplar, fotodiodo preto (fictício) ou modo elétrico equivalente de um fotodetector/fotodiodo [0300] 311 Amortecedor de saída exemplar [0301] 400 Série cronológica exemplar de um sinal de corrente de entrada exemplar [0302] 401 Sinal de corrente de entrada exemplar, por exemplo, sinal de fotocorrente [0303] 402 Nível máximo de corrente de entrada exemplar, sinal de corrente de entrada máximo exemplar [0304] 403 Nível médio de corrente de entrada exemplar, sinal médio de corrente de entrada exemplar [0305] 404 Nível mínimo de corrente de entrada exemplar, sinal mínimo de corrente de entrada exemplar [0306] 500 Amplificador de ganho exemplar, por exemplo, amplificador de ganho exemplar de um primeiro estágio amplificador de ganho [0307] 501 Carga resistente exemplar, por exemplo, carga resistente de um transistor cascode [0308] 502 Componente de controle de modo comum exemplar [0309] 503 Corrente de desvio exemplar [0310] 504 Parte exemplar de par diferencial de entrada [0311] 505 Parte exemplar de par diferencial de entrada [0312] 600 Componente de circuito de controle de modo comum exemplar [0313] 601 Valor de referência exemplar [0314] 602 (Primeiro) resistor grande exemplar, resistência exemplar para calcular o modo comum de saída [0315] 603 (Segundo) resistor grande exemplar, resistência exemplar para calcular o modo comum de saída [0316] 700 Sequência de controle exemplar [0317] 701 Etapa de sequência de controle exemplar [0318] 702 Etapa de sequência de controle exemplar [0319] 703 Etapa de sequência de controle exemplar [0320] 704 Etapa de sequência de controle exemplar [0321] 800 Implementação exemplar de um resistor de retorno programável [0322] 801 Dimensionamento exemplar de proporções de largura de porta para comprimento de porta [0323] 802 Transistor exemplar [0324] 803 Transistor exemplar [0325] 804 Transistor exemplar [0326] 805 Transistor exemplar [0327] 806 Tensão de controle de porta exemplar de uma resistência programável [0328] 807 Tensão de controle de porta exemplar de uma resistência programável [0329] 808 Tensão de controle de porta exemplar de uma resistência programável [0330] 809 Tensão de controle de porta exemplar de uma resistência programável [0331] 810 Proporção de largura de porta para comprimento de porta exemplar [0332] 811 Proporção de largura de porta para comprimento de porta exemplar [0333] 812 Proporção de largura de porta para comprimento de porta exemplar [0334] 900 Comportamento exemplar de redução linear de impedância equivalente [0335] 901 Impedância equivalente exemplar de resistor de retorno programável [0336] 902 Dependência de dimensões de transistor exemplar do(s) resistor(es) programável(is) [0337] 903 Tensões de controle de porta exemplar do(a) resistor(es) de retorno programável(is) [0338] 1000 Arquitetura de componente de restauração de CC exemplar [0339] 1001 Filtro passa-baixo exemplar [0340] 1002 Gerador de tensão sequencial exemplar [0341] 1003 Componente de fonte de corrente sequencial exemplar, por exemplo, conjunto de transistores paralelos [0342] 1004 Comportamento exemplar de corrente de entrada CC
[0343] 1005 Polo de frequência baixa exemplar [0344] 1006 Comportamento de resposta de controle de circuito fechado exemplar [0345] 1100 Componente de controle de tensão sequencial exemplar [0346] 1101 Dependência exemplar de proporções de largura de porta para comprimento de porta [0347] 1102 Referência de corrente de entrada exemplar, lref [0348] 1103 Sinal exemplar do filtro passa-baixo [0349] 1104 Espelho de corrente exemplar [0350] 1105 Tensão de saída exemplar [0351] 1106 Tensão de saída exemplar [0352] 1107 Tensão de saída exemplar [0353] 1200 Componente de controle de ganho automático exemplar [0354] 1201 Sinal de referência exemplar, por exemplo, que representa amplitude máxima de tensão de saída permitida na saída principal do circuito amplificador de transimpedância [0355] 1202 Sinais de controle de tensão exemplares [0356] 1203 Gerador de tensão sequencial exemplar [0357] 1204 Amortecedor de saída exemplar [0358] 1205 Amplificador de ganho fictício exemplar [0359] 1206 Resistor de retorno programável fictício exemplar [0360] 1207 Resistor de retorno programável fictício exemplar [0361] 1208 Circuito amplificador de transimpedância fictício exemplar [0362] 1209 Sinal de corrente CC (fictício) exemplar gerado pelo componente de restauração de CC
[0363] 1300 Sistema de comunicação óptica exemplar [0364] 1301 Transmissor óptico exemplar [0365] 1302 Ligação de fibra óptica exemplar [0366] 1303 Receptor óptico exemplar [0367] 1304 Circuito receptor óptico exemplar [0368] 1305 Circuito de unidade LED exemplar [0369] 1306 Dispositivo emissor de luz exemplar, por exemplo, diodo emissor de luz (LED) [0370] 1307 Fotodetector exemplar, por exemplo, fotodiodo [0371] 1308 Circuito amplificador de transimpedância exemplar [0372] 1309 Sinal de saída exemplar, por exemplo, saída de tensão REIVINDICAÇÕES
Claims (15)
1. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), caracterizado por compreender: pelo menos um fotodetector (207) configurado para converter um sinal luminoso recebido em um sinal de corrente de entrada, circuito amplificador de transimpedância (201) com uma entrada para receber o sinal de corrente de entrada do pelo menos um fotodetector (207) e sendo configurado para converter o sinal de corrente de entrada recebido em um sinal de tensão de saída para gerar um sinal de saída do circuito amplificador de transimpedância (201), em que o circuito amplificador de transimpedância compreende uma pluralidade de estágios de amplificação de ganho (209, 210, 211), componente de restauração de CC (205) , em que o Componente de restauração de CC (205) é configurado para receber o sinal de tensão de saída do circuito amplificador de transimpedância (201) para restaurar o componente de DC do sinal de corrente recebido e configurado para produzir um sinal de corrente correspondente, componente de controle de ganho automático (204) configurado para controlar por meio de pelo menos um resistor de retorno programável (226, 227) a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância com base no sinal produzido pelo Componente de restauração de CC (205) para prover uma amplitude de tensão de saída constante para diferentes faixas de corrente do sinal de corrente de entrada.
2. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com a reivindicação 1, sendo pelo menos alguns dos estágios de amplificação de ganho (209, 210, 211) caracterizados por compreender um amplificador de ganho (212, 213, 214) e pelo menos um local resistor de retorno programável (215, 216, 217, 218, 219, 220) para controlar o ganho do respectivo estágio de amplificação de ganho (209, 210, 211), e em que o componente de controle de ganho automático (204) é configurado ainda para controlar pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis locais (215, 216, 217, 218, 219, 220) dos estágios de amplificação de ganho com base no sinal produzido pelo Componente de restauração de CC (205), e/ou em que o pelo menos um resistor de retorno programável (226, 227) para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201) é disposto entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e o sinal de saída do circuito amplificador de transimpedância.
3. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por compreender uma pluralidade de resistores de retorno programáveis (226, 227, 215, 216, 105, 109, 113, 114, 115, 116, 117, 118) para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201,101), e em que pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis (215, 216, 105, 109, 114, 115, 116, 117) para controle da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância são conectados entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e saídas dos diferentes estágios de amplificação de ganho (123, 124, 125, 126).
4. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender ainda um resistor fixo (221, 225) conectado entre a entrada e o sinal de saída do circuito amplificador de transimpedância para limitar a transimpedância máxima equivalente do circuito amplificador de transimpedância, e/ou em que o Componente de restauração de CC (205) é configurado para subtrair o componente de DC do sinal de corrente recebido e em que o componente de controle de ganho automático (204) é configurado para controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201) com base em uma cópia do componente de DC subtraído.
5. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, sendo o circuito receptor óptico caracterizado por compreender dois fotodetectores (206, 207), em que um fotodetector (207) é configurado para receber o sinal luminoso e o outro fotodetector (206) é protegido do sinal luminoso e em que o circuito amplificador de transimpedância (201) possui uma topologia diferencial com um ramo, por exemplo, o ramo positivo (228), do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado ao fotodetector (207) que é configurado para receber o sinal luminoso e com o outro ramo, por exemplo, ramo negativo (229), do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado ao fotodetector (206), que é protegido do sinal luminoso, ou em que o circuito receptor óptico compreende um circuito amplificador de transimpedância com uma topologia diferencial com um ramo, por exemplo, o ramo positivo, do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado ao fotodetector, que é configurado para receber o sinal luminoso e com o outro ramo, por exemplo, o ramo negativo, do circuito amplificador de transimpedância sendo conectado a um modelo elétrico equivalente do fotodiodo, por exemplo, a um circuito que compreende um resistor e/ou capacitor.
6. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis locais para controlar o ganho dos estágios de amplificação de ganho (217, 218, 219, 220) serem conectado a entradas e saídas locais de alguns dos estágios de amplificação de ganho e/ou em que pelo menos alguns dos resistores de retorno programáveis locais para controlar o ganho dos estágios de amplificação de ganho são dispostos para encurtar as saídas de alguns dos estágios de amplificação de ganho (224).
7. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, sendo o pelo menos um estágio amplificador de ganho caracterizado por compreender um par diferencial, por exemplo, transistor cascode, com uma carga de resistência (501), ou com uma carga ativa, por exemplo, com um transistor de efeito de campo semicondutor metal óxido de canal p, PMOS, carga, e/ou em que pelo menos um, alguns, ou cada amplificador de ganho compreender um circuito de controle de modo comum (502) para prover um sinal adequado para controlar a tensão de tendência reversa do fotodetector.
8. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo circuito receptor óptico ser configurado para realizar uma, algumas ou todas as etapas a seguir: calcular uma corrente média do sinal de corrente gerada por pelo menos um fotodetector, por exemplo, com base em uma cópia da corrente produzida pelo Componente de restauração de CC (205), usar a corrente média calculada para calcular uma transimpedância equivalente necessária do circuito amplificador de transimpedância e controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201) para prover uma amplitude de tensão de saída constante (203) para diferentes variações de corrente do sinal de corrente de entrada, reduzir o ganho dos estágios de amplificação de ganho (209, 210, 211) .
9. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 12, caracterizado pelo componente de controle de ganho automático (204) ser configurado para realizar uma, algumas ou todas as etapas a seguir (702, 703, 704) para controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201) : usar a corrente produzida pelo Componente de restauração de CC (205) para calcular uma transimpedância equivalente necessária do circuito amplificador de transimpedância (201), iniciar a redução da transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201) ao reduzir a impedância do pelo menos um resistor de retorno programável (225, 226) conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância, uma vez que a impedância do pelo menos um resistor de retorno programável (226, 227) conectado entre a entrada e a saída do circuito amplificador de transimpedância é estabelecida para um determinado valor mínimo, reduzir de modo sequencial a impedância de outros possíveis resistores de retorno programáveis conectados entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e saídas de diferentes estágios de amplificação de ganho (215, 216), por exemplo, ao iniciar com a redução da impedância de um resistor de retorno programável conectado entre a entrada do circuito amplificador de transimpedância e a saída do último estágio do amplificador de ganho.
10. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo componente de controle de ganho automático (204) ser configurado ainda para realizar a etapa de: controle do ganho dos estágios de amplificação de ganho (209, 210, 211) ao controlar, por exemplo, a redução em sequência de retorno resistente ou resistores de desvio dos resistores de retorno programáveis locais dos estágios de amplificação de ganho (217, 218, 219, 220, 224), por exemplo, ao começar o controle, por exemplo, reduzindo o retorno resistente do resistor de retorno programável local do último estágio do amplificador de ganho (219, 220).
11. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, sendo alguns ou cada um dos resistores de retorno programáveis (215, 216, 217, 218, 219, 220, 224, 225, 226) caracterizados por compreender uma pluralidade de transistores (802, 803, 804, 805) conectados em paralelo e em que a resistência dos resistores de retorno programáveis locais é controlado por meio da tensão da porta (806, 807, 808, 809) de seus transistores, e em que alguns ou todos os transistores de um resistor de retorno programável possuem características diferentes, por exemplo, diferem em escala ou tamanho, por exemplo, diferem em sua proporção de largura da porta para comprimento da porta, por exemplo, aumentando em sua proporção de largura da porta para comprimento da porta do primeiro ao último transistor do respectivo resistor de retorno programável.
12. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelos transistores de um resistor de retorno programável serem configurados para ser ativados em sequência (900), por exemplo, configurados para ser ativados em sequência do primeiro ao último transistor do respectivo resistor de retorno programável.
13. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, sendo o Componente de restauração de CC (205) caracterizado por compreender um gerador de tensão sequencial (1002), em que a saída do gerador de tensão sequencial aciona uma fonte de corrente que compreende uma pluralidade de transistores dimensionados (1003), e em que os transistores dimensionados são configurados para ser ativados em sequência para aumentar a saída de corrente CC do Componente de restauração de CC, e em que, por exemplo, o Componente de restauração de CC compreende um filtro passa-baixo (1001) conectado à saída do circuito amplificador de transimpedância (203), em que a saída do filtro passa-baixo (1103) é usada como entrada para o gerador de tensão sequencial (1002) , e em que a saída da corrente DC do Componente de restauração de CC é conectada à saída do pelo menos um fotodetector (207), que é conectado à entrada (228) do circuito amplificador de transimpedância (201), e/ou em que o componente de controle de ganho automático (204) compreende um circuito amplificador de transimpedância fictício (1208), que é uma versão dimensionada do circuito amplificador de transimpedância (201), de acordo com um das reivindicações anteriores, em que o circuito amplificador de transimpedância fictício (1208) compreende uma pluralidade de estágios de amplificação de ganho fictícios (1205), e em que o circuito amplificador de transimpedância fictício (1208) é configurado para receber como entrada uma cópia da corrente CC produzida pelo Componente de restauração de CC (1209) e em que o circuito amplificador de transimpedância fictício é configurado ainda para converter o sinal de corrente de entrada recebido para um sinal de tensão para gerar um sinal de saída (1202) para controlar a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância, e em que cada estágio amplificador de ganho fictício, por exemplo, compreende um amplificador de ganho fictício e pelo menos um resistor de retorno programável local fictício.
14. CIRCUITO RECEPTOR ÓPTICO (200), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo circuito amplificador de transimpedância fictício (1208) possuir a mesma transimpedância equivalente para um determinado estado programado dos resistores de retorno programáveis fictícios (1206, 1207) que a transimpedância equivalente do amplificador de transimpedância configurado com o mesmo estado programado dos resistores de retorno programáveis, e em que o componente de controle de ganho automático é configurado para realizar uma, algumas ou todas as etapas a seguir: usar uma cópia da corrente CC produzida pelo Componente de restauração de CC (1209) como uma entrada do circuito amplificador de transimpedância fictício para transformar esta corrente em uma tensão proporcional à transimpedância necessária, comparar a saída do circuito amplificador de transimpedância fictício a uma determinada tensão de referência (1201) , e com base nesta comparação, gerar um conjunto de tensões de controle de porta (1202) para programar a transimpedância do circuito amplificador de transimpedância fictício por meio dos resistores de retorno programáveis fictícios, usar as tensões de controle de porta gerados (1202) para estabelecer a transimpedância equivalente do circuito amplificador de transimpedância (201) a um valor que estabelece a amplitude de tensão de saída (203) do circuito amplificador de transimpedância a um valor desejado.
15. RECEPTOR ÓPTICO (1303) PARA USO EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO ÓPTICA (1300), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado por compreender pelo menos um circuito receptor óptico (1304).
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