CN103840884A - 一种应用于gpon光模块和bob的芯片 - Google Patents

一种应用于gpon光模块和bob的芯片 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种应用于GPON光模块和BOB的芯片，其包括主芯片电路和APD升压电路，且所述APD升压电路集成在芯片内部。本发明的应用于GPON光模块和BOB的芯片除了能实现一般光模块芯片所具备的基本功能之外，还能提供GPONBOSA所需要的高驱动电压；其将升压电路集成到芯片内部，从而简化了主芯片外围电路的设计，为电路板节省空间；现有技术中闭环控制需要的3个引脚，而本发明中只需要一个电压输出引脚即可，大大方便了GPON光模块和BOB的应用设计。

Description

一种应用于GPON光模块和BOB的芯片
技术领域
本发明涉及一种芯片，特别是涉及一种应用于GPON光模块和Bosa on Board（BOB）的芯片。 
背景技术
吉比特无源光网络(Gigabit-Capable Passive Optical Network，GPON)最早由FSAN组织于2002年9月提出，ITU-T在此基础上于2003年3月完成了ITU-T G.984.1和G.984.2的制定，于2004年2月和6月完成了G.984.3的标准化，从而最终形成了GPON的标准族。基于GPON技术的设备基本结构与已有的PON类似，也是由局端的光线路终端（Optical Line Terminal，OLT），用户端的光网络终端或称作光网络单元（ONT/ONU），连接前两种设备由单模光纤（Single Mode Fiber）和无源分光器（Splitter）组成的光分配网络（Optical Distribution Network，ODN）以及网管系统组成。 
在GPON系统中，ONU的光模块负责把OLT传输的光信号转换为ONU可识别的电信号。GPON光模块的组成部分大致可分为：1、光收发一体器件（BOSA）；2、光模块芯片；3、外围电路。其中，由于GPON的BOSA对于接收灵敏度和响应速度的要求比较高，所以在光接收端需要使用雪崩光电二极管（Avalanche Photo Diode，APD），因此就需要部分独立的升压电路来为APD提供较高的反向电压。 
随着目前GPON技术的发展，光模块正在逐渐被BOB技术取代。BOB技术相比光模块省去了外壳，不再作为一个独立模块，而是把芯片和外围电路直接移植到ONU电路板上。这在一定程度上节省了成本，但是同时对于布局和布板空间提出了更高的要求。 
现有的一些用于GPON光模块和BOB的芯片中，升压电路大部分采用如图1所示的方案。其中，图中的MOS管Q1、MOS管Q2、电感L8、二极管D1、电容C19和电容C20组成了主要的Boost升压电路部分。 
具体地，用于GPON光模块和BOB的芯片U1的第40脚APD_CTRL进行高速的高低电平切换来控制MOS管Q1、Q2的开关。仅以MOS管Q1为例，系统开始供电后，当MOS管Q1关闭时，电容C19的后端电压等于电源电压。MOS管Q1开启之后，输入电压流过电感L8，二极管D1用于防止电容C19和C20对地放电，使得电感L8储能。MOS管Q1再一次关断时，由于电感L8的电流保持特性，需要新的电流泄放路径，即开始对电容C19和C20充电，电容C19和C20两端电压升高，此时电压Vcc_APD已经超过输入电压，升压完毕。 升压后的电压通过38脚反馈回芯片来控制APD_CTRL的高速切换。不断重复以上的过程，就可以得到APD二极管所需要的30V以上电压。 
因此，在上述的现有技术中，升压电路设计在芯片外围，通过芯片来控制MOS管开关。虽然升压电路本身近似于典型的Boost电路，涉及的器件并不太多。但在实际GPON光模块和BOB的应用中，还是会占用大量的布板空间。GPON光模块和ONU本身空间就有限，而且高速信号对走线又有很高的要求，所以需要外部电路的设计越简单越好。 
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种应用于GPON光模块和BOB的芯片，其针对GPON光模块和BOB芯片的应用，提供了一种能够简化外围电路设计的芯片方案，其将电感、二极管、MOS管、电容等构成的升压电路集成进主芯片，使得外围设计从原来的Boost电路简化为简单的滤波电容。 
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种应用于GPON光模块的芯片，包括主芯片电路和APD升压电路，且所述APD升压电路集成在芯片内部。 
根据上述的应用于GPON光模块的芯片，其中：所述APD升压电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、二极管、第一电容、第二电容和电阻。 
进一步地，根据上述的应用于GPON光模块的芯片，其中：所述第一MOS管和所述第二MOS管相并联，并联的一端与所述主芯片电路的引脚相连，另一端与所述电感和所述二极管的正极相连；所述电感的另一端接地，所述二极管的负极与所述第一电容和所述电阻相连；所述电阻的另一端与所述第二电容相连，并连接至所述应用于GPON光模块和BOB的芯片的输出引脚Vcc_APD；所述第一电容和所述第二电容的另一端均接地。 
更进一步地，根据上述的应用于GPON光模块的芯片，其中：在所述应用于GPON光模块和BOB的芯片内部，所述输出引脚Vcc_APD再通过第一电阻和第二电阻分压后反馈到所述主芯片电路上。 
再进一步地，根据上述的应用于GPON光模块的芯片，其中：所述第一电阻一端与所述输出引脚Vcc_APD相连，另一端与所述主芯片电路的引脚和所述第二电阻相连；所述第二电阻的另一端接地。 
同时，本发明还提供一种应用于BOB的芯片，其包括主芯片电路和APD升压电路，且所述APD升压电路集成在芯片内部。 
根据上述的应用于BOB的芯片，其中：所述APD升压电路包括第一MOS管、第二MOS 管、电感、二极管、第一电容、第二电容和电阻。 
进一步地，根据上述的应用于BOB的芯片，其中：所述第一MOS管和所述第二MOS管相并联，并联的一端与所述主芯片电路的引脚相连，另一端与所述电感和所述二极管的正极相连；所述电感的另一端接地，所述二极管的负极与所述第一电容和所述电阻相连；所述电阻的另一端与所述第二电容相连，并连接至所述应用于GPON光模块和BOB的芯片的输出引脚Vcc_APD；所述第一电容和所述第二电容的另一端均接地。 
更进一步地，根据上述的应用于BOB的芯片，其中：在所述应用于GPON光模块和BOB的芯片内部，所述输出引脚Vcc_APD再通过第一电阻和第二电阻分压后反馈到所述主芯片电路上。 
再进一步地，所述第一电阻一端与所述输出引脚Vcc_APD相连，另一端与所述主芯片电路的引脚和所述第二电阻相连；所述第二电阻的另一端接地。 
如上所述，本发明的应用于GPON光模块和BOB的芯片，具有以下有益效果： 
（1）除了能实现一般光模块芯片所具备的基本功能之外，还能提供GPON BOSA所需要的高驱动电压； 
（2）将升压电路集成到芯片内部，从而简化了主芯片外围电路的设计，为电路板节省空间； 
（3）现有技术中闭环控制需要的3个引脚，而本发明中只需要一个电压输出引脚即可，大大方便了GPON光模块和BOB的应用设计。 
附图说明
图1显示为现有技术中的升压电路的结构示意图； 
图2显示为本发明的应用于GPON光模块的芯片的结构示意图； 
图3显示为本发明的应用于BOB的芯片的结构示意图； 
图4显示为本发明的应用于GPON光模块和BOB的芯片应用状态示意图。 
元件标号说明 
1     芯片 
2     BOSA 
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露 的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。 
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。 
本发明的应用于GPON光模块和BOB的芯片为GPON的光模块和BOB设计提供一种芯片方案，该方案相比现有设计可以省去外围升压电路的部分，达到简化设计，节省空间的目的。 
在本发明的一个优选实施例中，如图2所示，本发明的应用于GPON光模块的芯片包括GPON光模块的主芯片电路和APD升压电路。其中，APD升压电路与GPON光模块的主芯片电路相连，并集成在应用于GPON光模块的芯片内部。因此，BOSA接收端使用的APD所需要的驱动电压（约大于30V）由应用于GPON光模块的芯片的输出引脚Vcc_APD直接提供，外围不再需要设计Boost电路，只需要在输出引脚Vcc_APD处并联连接两个接地的滤波电容C3和C4即可。 
具体地，如图2所示，APD升压电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、电感L8、二极管D1、电容C19、电容C20和电阻R20。其中，MOS管Q1和MOS管Q2相并联，一端与主芯片电路的引脚相连，另一端与电感L8和二极管D1的正极相连；电感L8的另一端接地，二极管D1的负极与接地电容C19和电阻R20相连；R20的另一端与接地电容C20相连，并连接至应用于GPON光模块的芯片的输出引脚Vcc_APD，以便直接为所连接的APD提供所需的驱动电压。 
同时，在应用于GPON光模块的芯片内部，输出引脚Vcc_APD再通过电阻R1和电阻R2分压后反馈到主芯片电路上，以得到所需的驱动电压。具体地，电阻R1的一端与输出引脚Vcc_APD相连，另一端与主芯片电路的引脚和电阻R2相连；电阻R2的另一端接地。 
在本发明的另一个优选实施例中，如图3所示，本发明的应用于BOB的芯片包括BOB主芯片电路和APD升压电路。其中，APD升压电路与BOB主芯片电路相连，并集成在应用于BOB的芯片内部。因此，BOSA接收端使用的APD所需要的驱动电压（约大于30V）由应用于BOB的芯片的输出引脚Vcc_APD直接提供，外围不再需要设计Boost电路，只需要在输出引脚Vcc_APD处并联连接两个接地的滤波电容C3和C4即可。 
具体地，如图3所示，APD升压电路包括MOS管Q1、MOS管Q2、电感L8、二极管 D1、电容C19、电容C20和电阻R20。其中，MOS管Q1和MOS管Q2相并联，一端与主芯片电路的引脚相连，另一端与电感L8和二极管D1的正极相连；电感L8的另一端接地，二极管D1的负极与接地电容C19和电阻R20相连；R20的另一端与接地电容C20相连，并连接至应用于BOB的芯片的输出引脚Vcc_APD，以便直接为所连接的APD提供所需的驱动电压。 
同时，在应用于BOB的芯片内部，输出引脚Vcc_APD再通过电阻R1和电阻R2分压后反馈到主芯片电路上，以得到所需的驱动电压。具体地，电阻R1的一端与输出引脚Vcc_APD相连，另一端与主芯片电路的引脚和电阻R2相连；电阻R2的另一端接地。 
如图4所示，本发明的应用于GPON光模块和BOB的芯片1可直接与BOSA2相连，进行数据的发送和接收。其中，芯片1的输出引脚Vcc_APD直接与BOSA2相连，从而为APD提供所需的驱动电压，避免了布置在芯片外围的专用升压电路。 
综上所述，本发明的应用于GPON光模块和BOB的芯片除了能实现一般光模块芯片所具备的基本功能之外，还能提供GPON BOSA所需要的高驱动电压；其将升压电路集成到芯片内部，从而简化了主芯片外围电路的设计，为电路板节省空间；现有技术中闭环控制需要的3个引脚，而本发明中只需要一个电压输出引脚即可，大大方便了GPON光模块和BOB的应用设计。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。 
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。 

Claims (10)

1.一种应用于GPON光模块的芯片，其特征在于：包括主芯片电路和APD升压电路，且所述APD升压电路集成在芯片内部。
2.根据权利要求1所述的应用于GPON光模块的芯片，其特征在于：所述APD升压电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、二极管、第一电容、第二电容和电阻。
3.根据权利要求2所述的应用于GPON光模块的芯片，其特征在于：所述第一MOS管和所述第二MOS管相并联，并联的一端与所述主芯片电路的引脚相连，另一端与所述电感和所述二极管的正极相连；所述电感的另一端接地，所述二极管的负极与所述第一电容和所述电阻相连；所述电阻的另一端与所述第二电容相连，并连接至所述应用于GPON光模块和BOB的芯片的输出引脚Vcc_APD；所述第一电容和所述第二电容的另一端均接地。
4.根据权利要求3所述的应用于GPON光模块的芯片，其特征在于：在所述应用于GPON光模块和BOB的芯片内部，所述输出引脚Vcc_APD再通过第一电阻和第二电阻分压后反馈到所述主芯片电路上。
5.根据权利要求4所述的应用于GPON光模块的芯片，其特征在于：所述第一电阻一端与所述输出引脚Vcc_APD相连，另一端与所述主芯片电路的引脚和所述第二电阻相连；所述第二电阻的另一端接地。
6.一种应用于BOB的芯片，其特征在于：包括主芯片电路和APD升压电路，且所述APD升压电路集成在芯片内部。
7.根据权利要求1所述的应用于BOB的芯片，其特征在于：所述APD升压电路包括第一MOS管、第二MOS管、电感、二极管、第一电容、第二电容和电阻。
8.根据权利要求7所述的应用于BOB的芯片，其特征在于：所述第一MOS管和所述第二MOS管相并联，并联的一端与所述主芯片电路的引脚相连，另一端与所述电感和所述二极管的正极相连；所述电感的另一端接地，所述二极管的负极与所述第一电容和所述电阻相连；所述电阻的另一端与所述第二电容相连，并连接至所述应用于GPON光模块和BOB的芯片的输出引脚Vcc_APD；所述第一电容和所述第二电容的另一端均接地。
9.根据权利要求8所述的应用于BOB的芯片，其特征在于：在所述应用于GPON光模块和BOB的芯片内部，所述输出引脚Vcc_APD再通过第一电阻和第二电阻分压后反馈到所述主芯片电路上。
10.根据权利要求9所述的应用于BOB的芯片，其特征在于：所述第一电阻一端与所述输出引脚Vcc_APD相连，另一端与所述主芯片电路的引脚和所述第二电阻相连；所述第二电阻的另一端接地。
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