CN101800595A - 光收发器ic - Google Patents

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Abstract

用于诸如可以集成在个人电脑或者服务器中的光收发器的低功率光收发器的功率管理方案，可以周期性地使自身进入确保光收发器一旦被唤醒就是可用的节电或者睡眠模式。

Description

光收发器IC
技术领域
本发明的实施例涉及低功率光收发器集成电路，且更具体而言，涉及光收发器的功率管理。
背景技术
光通信网络已经实现了能够提高在提供点对点通信的链路中的数据速率。例如，光通信链路可以在同步光纤网/同步数字序列(SONET/SDH)和10千兆位以太网系统中实现。在这种光通信链路的接收端，光电二极管可以响应接收自光传输媒介(例如，光缆)的光信号而产生电流。跨阻(transimpedance)放大器(TIA)典型地将光电二极管产生的电流转换成随后被处理的电压信号。例如，电压信号可以被时钟和数据恢复电路处理，以恢复在光信号中传输的数据。
如图1所示，典型的光收发器集成电路(IC)可以使用模拟方法确定输入判决电平。光100照到诸如光电二极管102的光敏器件上，以产生输入至TIA 106的输入电流信号104。TIA 106可以将电流信号104转换成输出电压信号108。可以通过包含电阻110和电容112的简单RC滤波器电路反馈电压信号108，以得到输入数据流104的平均电平，该平均电平可以用作TIA 106的判决电平114。只要输入104是8/10B编码DC平衡数据的连续流，该方法就有效。8/10B指的是将8位符号映射到10位符号以实现DC平衡的线路码。
然而，在类似个人电脑/服务器的环境中，对系统而言，功率管理非常重要。为了省电，当没有输入信号104时，光收发器IC需要进入某种睡眠状态。即，输入并非在任何时候都是连续流，因此典型的模拟方法会出现问题。
当使用RC滤波器电路时，判决电平114由于通过电容112的漏电流而随时间下降(多达数μs级)。取决于电容器112的值，判决电平114的变化可导致显著误差。
然而，一旦收发器从睡眠状态恢复(这可以从数μs至数秒)以正常工作，判决电平114就需要是正确的。因此，在功率管理可能成问题的个人电脑/服务器环境中，将需要不同的方法。
附图说明
当结合附图阅读技术方案和示例性实施例的详细说明以及权利要求书时，上述内容以及对本发明的更好理解将变得显而易见，这些内容均形成本发明的公开内容的一部分。虽然上述以及以下记载和举例的公开内容集中在对本发明的技术方案和示例性实施例进行的公开上，但是，应当清楚理解的是，这些公开内容仅仅是以例子和示例的方式给出的，并且本发明并不限于所公开的内容。
图1是用于确定光收发器的判决电平的电路示意图；
图2是根据本发明一个实施例的用于确定光收发器IC的判决电平的电路示意图；以及
图3是光收发器IC的信号检测电路的电路示意图。
具体实施方式
以下描述用于诸如可以集成在个人电脑或者服务器中的光收发器的低功率光收发器的功率管理方案，该功率管理方案周期性地使自身进入确保光收发器一旦被唤醒就是可用的节电(power conservation)或者睡眠模式。
本说明书通篇提到的“一个实施例”或者“实施例”，意指结合该实施例所描述的具体特征、结构、或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇各个位置处出现的短语“在一个实施例中”或者“在实施例中”，并不一定都是指同一实施例。此外，具体特征、结构、或者特性可以以任何适当的方式结合在一个或多个实施例中。
本文提到的光电二极管，涉及响应于在表面上收集的光能而提供输出电流的器件。例如，光电二级管可以响应于在光电二极管栅极收集的电荷而提供输出电流。然而，这仅仅是光电二极管的示例，并且本发明的实施例并不限于这一方面。
本文提到的放大器，涉及将输入信号转换成放大的输出信号的器件或者电路。例如，放大器可以提供的放大的输出信号，该放大的输出信号具有与输入信号的幅度被放大增益后有关的幅度。在另一示例中，放大器可以产生电压信号，该电压信号具有与作为输入信号而接收的电流或者电压的幅度被放大增益后有关的幅度。然而，这些仅仅是放大器的示例，并且本发明的实施例并不限于这些方面。
本文提到的跨阻放大器(TIA)，涉及将输入电流转换成输出电压的器件。例如，TIA可以将从光电二极管接收的输入电流转换成与输入电流的幅度基本成比例的输出电压。然而，这仅仅是TIA的示例，并且本发明的实施例并不限于这些方面。
如上所述，在更常见的模拟方法中，被TIA用来确定光电二极管输出电平的判决电平依赖于稳定的输入信号，而在睡眠模式下通常无法得到稳定的输入信号。判决电平的这种变化会在唤醒时导致显著误差。
为了解决上述问题，提出了一种数字环路，用于确定光收发器的判决电平。参照图2，其示出了根据本发明一个实施例的低功率光收发器。如前所述，光200照到诸如光电二极管202的光敏器件上，以产生输入至TIA 206的输入电流信号204。与前述不同的是，TIA 206可以基于来自光电二极管202的电流信号204，提供差分输出电压信号208和209。数字反馈环路可以包括检测差分输出电压信号208和209的变化的比较器。比较器210的输出可以输入到计数器212中，该计数器212可以根据光输入信号204而改变状态。计数器的数字输出馈入数模转换器(DAC)214。该DAC根据来自比较器210的差分输出而输出电流。
因为这些是数字电路，所以即使在睡眠模式下它们也保持相同的状态。因此，无论是否存在输入信号204，判决电平216都可以被不间断地保持。而且，环路时间常数由计数器时钟212确定，并且能够被动态调整以确保环路稳定性。
图3是光收发器IC的信号检测电路的电路示意图。该电路可以与图2的判决电平电路协同工作，以实现改进的功率管理。如图所示，光信号200可以照到诸如光电二极管202的光敏器件上，光电二极管202将光信号200转换成电信号。该电信号通过包括电阻300和电容302的低通滤波器，并且进入缓冲器304。根据各实施例，该电路监测输入信号并且将该输入信号与基准电流306比较，以调节其输出。然后，信号检测电路输出到达逻辑电路，以确定收发器IC是否应当进入省电(power saving)模式。换言之，如果不存在光信号200，信号检测电路使所有耗电电路模块关闭或者处于睡眠状态以实现长时间的较低功耗。
在许多应用中，例如在光学通用串行总线(optical universal serial bus)(光学USB或者集中式I/O)标准中，上述实施例可以是有利的。功率管理是个人电脑/服务器平台优先考虑的问题，而本发明能够更好地解决功率需求。
本发明的示例性实施例的上述描述，包括摘要中所述的内容，并非意在穷举或者将本发明限制于所公开的具体形式。虽然在此为了说明的目的描述了本发明的具体实施例或者示例，但是如本领域技术人员将意识到的，在本发明范围之内的各种等同修改是可能的。
在上述详细描述的教导下，可以对本发明做出这些修改。在以下权利要求书中所使用的术语，不应当被解释成将本发明限制于说明书和权利要求书所公开的具体实施例。相反，本发明的范围应当完全由以下权利要求书确定，应当根据对权利要求的解释所建立的原理来解释权利要求。

Claims (19)

1.一种装置，包括：
光敏器件，用于将光信号转换成电信号；
放大器，用于放大所述电信号以产生差分输出；
比较器，用于监测所述差分输出的平均量之间的差异；
计数器，用于根据所述比较器的输出而累加和累减计数；以及
数模转换器，用于将所述计数器的所述数字输出转换成模拟信号，并且将其反馈给所述放大器以调整判决电平。
2.如权利要求1所述的装置，其中，无论是否存在所述光输入信号，所述判决电平信号都被保持。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述放大器包括跨阻放大器。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述光敏器件包括光电二极管。
5.如权利要求1所述的装置，还包括：
连接至所述光敏器件的节电电路。
6.如权利要求5所述的装置，其中，所述节电电路包括：
缓冲器，用于将所述光敏器件的所述输出与基准电流进行比较；以及
由所述缓冲器控制的可变输出电压。
7.如权利要求6所述的装置，还包括：
在所述光敏器件与所述缓冲器之间的低通滤波器。
8.一种方法，包括：
检测输入光信号；
将所述光信号转换成电信号；
根据判决电平信号放大所述电信号，所述放大器产生差分输出；
使用比较器比较差分输出；
由所述比较器的输出产生计数器信号；以及
将数字计数器信号转换成模拟输出，以产生所述判决电平信号。
9.如权利要求8所述的方法，还包括：
使用光电二极管将所述光信号转换成电信号。
10.如权利要求8所述的方法，还包括：
使用跨阻放大器放大所述电信号。
11.如权利要求8所述的方法，还包括：
无论是否存在所述输入光信号，都保持所述判决电平信号。
12.如权利要求8所述的方法，还包括：
如果没有检测到光输入信号，则进入省电模式。
13.如权利要求12所述的方法，还包括：
将所述电信号与基准电流进行比较；以及
根据所述比较，改变供给电压，以进入省电模式。
14.如权利要求13所述的方法，还包括：
在比较之前，使所述电信号通过低通滤波器。
15.一种光收发器系统，包括：
判决电平检测电路，所述判决电平检测电路包括：
光敏器件，用于将光信号转换成电信号；
放大器，用于将所述电信号与判决电平信号进行比较，所述放大器产生差分输出；
比较器，用于接收所述差分输出；
计数器，用于接收所述比较器的输出；以及
数模转换器，用于将所述计数器的所述输出转换成所述判决电平信号；以及
省电电路，用于在不存在光信号时使所述判决电平电路处于省电模式。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述省电电路还包括：
可变电压源，用于向所述判决电平检测电路提供电压。
17.如权利要求15所述的系统，其中，无论是否存在所述光输入信号，所述判决电平信号都被保持。
18.如权利要求17所述的系统，还包括：
基准电流，用于与所述电信号进行比较。
19.如权利要求15所述的系统，其中，所述光收发器系统包括光学通用串行总线(光学USB)的一部分。
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