CN108370274A - 突发模式接收器 - Google Patents

突发模式接收器 Download PDF

Info

Publication number
CN108370274A
CN108370274A CN201680056490.4A CN201680056490A CN108370274A CN 108370274 A CN108370274 A CN 108370274A CN 201680056490 A CN201680056490 A CN 201680056490A CN 108370274 A CN108370274 A CN 108370274A
Authority
CN
China
Prior art keywords
common
mode
capacitor
amplifier
voltage source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201680056490.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108370274B (zh
Inventor
D.纳尔逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rockley Photonics Ltd
Original Assignee
Rockley Photonics Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rockley Photonics Ltd filed Critical Rockley Photonics Ltd
Publication of CN108370274A publication Critical patent/CN108370274A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108370274B publication Critical patent/CN108370274B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
    • H04B10/6931—Automatic gain control of the preamplifier
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
    • H03F3/08—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only controlled by light
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/691—Arrangements for optimizing the photodetector in the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
    • H04B10/671—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal
    • H04B10/672—Optical arrangements in the receiver for controlling the input optical signal for controlling the power of the input optical signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
    • H04B10/693—Arrangements for optimizing the preamplifier in the receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0066—Provisions for optical burst or packet networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q11/00—Selecting arrangements for multiplex systems
    • H04Q11/0001—Selecting arrangements for multiplex systems using optical switching
    • H04Q11/0062—Network aspects
    • H04Q11/0071—Provisions for the electrical-optical layer interface

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

提供了一种被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器，该突发模式接收器包括：第一偏压电阻器，其耦合在第一电压源与光电传感器之间，第一电容器，其耦合在光电传感器与放大器之间，第一共模电阻器，其被配置成将共模电压源的电压供应到放大器，第一旁路开关，其被配置成在旁路第一共模电阻器时将第一电容器耦合到共模电压源，以及第一数据开关，其被配置成将第一电容器耦合到放大器，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到共模电压源。

Description

突发模式接收器
技术领域
本发明的实施例的方面涉及光交换的领域，并且特别地涉及光交换系统中的接收器。
背景技术
当前和下一代的光网络需要超高的传输速度和快速的分组交换来支持多媒体应用持续增长的需求。光纤技术（例如，掺铒光纤放大器（EDFA）、高速时间复用/解复用、高密度波分复用（WDM）设备、光可调谐滤波器等）中的进步已经引导研究者预想到能够支持以非常高的比特率进行的多接入（multiple access）和服务的未来全光网络。
在这种全光多接入网络中，任何节点都可以使用指定的时隙将分组发送到一些其他节点。在全光多接入网络与常规点对点链路之间的一个显著区别在于：由于不同的光纤衰减和由发射器波长的变化所引起的色散，在全光多接入网络中接收的分组的幅度和相位可能逐个分组而非常不同。例如，在数据分组的两个突发（burst）之间的幅度变化量可以高达10-20 dB。
一些相关领域的接收器不适合突发模式操作，因为它们不能瞬时处置在光功率上具有大差异的不同到达的分组。因此期望设计可以适合在逐分组基础上的光功率变化的接收器。这些类型的接收器通常被称为突发模式接收器，其通常是反馈类型的或者是前馈类型的。
反馈类型接收器使用具有峰值检测电路的差分互阻抗放大器（differentialtransimpedance amplifier）来形成反馈回路。峰值检测器电路确定针对传入光信号的瞬时的检测阈值。前置放大器（preamplifier）提取信号的幅度，并且在输出处DC耦合到差分后置放大器以用于进一步放大。虽然反馈回路使得接收器能够更可靠且更准确地工作，但是反馈回路增加了安定（settle）到最终值所需要的时间。它们还引入了增加功率耗散的附加电路。
在前馈类型接收器中，接收到的光信号首先被DC耦合的前置放大器放大，并且然后输出到差分放大器以及向前馈送进峰值检测电路中，以恢复接收到的分组的幅度。峰值检测器确定适合的阈值电平，而该阈值电平可以是在差分放大器前面进行设置的。在差分放大器的输出处，幅度恢复的数据分组做好用于进一步处理的准备。由于该方案不采用反馈回路，所以需要仔细设计电路来防止接收器中的振荡。该类型的设计引入折衷：快速安定系统将例如引入基线漂移（baseline wander），而该基线漂移将使接收器敏感度降级。
在本背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，并且因此本背景技术部分可以包含不形成本领域普通技术人员已经已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的一些实施例的方面涉及光交换系统中的高速接收器。
本发明的一些实施例的方面涉及用以改进（例如，增加）对突发数据（例如，短突发数据）的检测的具有高动态范围和快速响应时间（例如，快获取速度）的光突发模式接收器。该突发模式接收器进一步采用具有相对少的部件的简单的实现，以便改进鲁棒性和网络可靠性。
根据本发明的一些实施例，提供了一种被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器，该突发模式接收器包括：第一偏压电阻器，其耦合在第一电压源与光电传感器之间；第一电容器，其耦合在光电传感器与放大器之间；第一共模电阻器，其被配置成将共模电压源的电压供应给放大器；第一旁路开关，其被配置成在旁路第一共模电阻器时将第一电容器耦合到共模电压源；以及第一数据开关，其被配置成将第一电容器耦合到放大器，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到共模电压源。
在一些实施例中，光电传感器被配置成接收光信号，并且将光信号转换成电流信号。
在一些实施例中，在接收的光信号的前导之前，第一旁路开关被配置成在旁路第一共模电阻器时将第一电容器耦合到共模电压源，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到放大器。
在一些实施例中，在接收的光信号的前导之前，第一数据开关被配置成解激活以断开第一电容器与共模电压源之间的直接连接。
在一些实施例中，在接收的光信号的数据净荷之前，第一数据开关被配置成经过不包括第一共模电阻器的路径将第一电容器耦合到放大器，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到共模电压源。
在一些实施例中，在接收的光信号的数据净荷之前，第一旁路开关被配置成解激活以断开第一电容器与共模电压源之间的直接连接。
在一些实施例中，突发模式接收器进一步包括被配置成控制第一旁路开关和数据开关的激活状态和解激活状态的控制器。
在一些实施例中，前导在时间上先于数据净荷，并且包括平衡的多个二进制高比特和二进制低比特。
在一些实施例中，放大器被配置成生成与光电传感器的电流成比例的输出电压。
在一些实施例中，第一偏压电阻器被配置成将来自光电传感器的电流转换成差分电压信号。
在一些实施例中，突发模式接收器进一步包括：第二偏压电阻器，其被耦合在第二电压源与光电传感器之间；第二电容器，其被耦合在光电传感器与放大器之间；第二共模电阻器，其被配置成将共模电压源的电压供应给放大器；第二旁路开关，其被配置成将第二电容器耦合到共模电压源而旁路共模电阻器；以及第二数据开关，其被配置成将电容器耦合到放大器，并且经过共模电阻器将电容器耦合到共模电压源。
在一些实施例中，第一偏压电阻器耦合在光电传感器的阴极电极与第一电压源之间，并且第二偏压电阻器耦合在光电传感器的阳极电极与第二电压源之间。
在一些实施例中，第一共模电阻器将放大器的第一输入耦合到共模电压源，并且第二共模电阻器将放大器的第二输入耦合到共模电压源。
在一些实施例中，第一电容器耦合在光电传感器的阴极与放大器的第一输入之间，第二电容器耦合在光电传感器的阳极与放大器的第二输入之间。
在一些实施例中，第一数据开关耦合在第一电容器与放大器的第一输入之间，第二数据开关耦合在第二电容器与放大器的第二输入之间，并且第一数据开关和第二数据开关被配置成同时地被激活或者同时地被解激活。
在一些实施例中，第一旁路开关耦合在第一电容器与共模电压源之间，第二旁路开关耦合在第二电容器与共模电压源之间，并且第一旁路开关和第二旁路开关被配置成同时被激活或者同时被解激活。
根据本发明的一些实施例，提供了一种被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器，该突发模式接收器包括：偏压电阻器，其被耦合在第一电压源与光电传感器之间；电容器，其被耦合在光电传感器与放大器之间；共模电阻器，其被配置成将共模电压源的电压供应给放大器；数据开关，其被耦合在电容器与放大器之间；以及旁路开关，其被耦合在电容器与共模电压源之间；以及控制器，其被配置成在前导之间激活旁路开关以将电容器耦合到共模电压源而旁路共模电阻器，该控制器被进一步配置成在数据净荷之前激活数据开关以将电容器耦合到放大器，并且经过共模电阻器将电容器耦合到共模电压源。
在一些实施例中，控制器被进一步配置成在前导之前将数据开关解激活，以旁路共模电阻器来将电容器耦合到放大器，以及该控制器被进一步配置成在数据净荷之前将旁路开关解激活，以断开电容器与共模电压源之间的直接连接。
在一些实施例中，放大器被配置成当数据开关被激活时基于净荷数据生成输出电压信号。
附图说明
附图与说明书一起说明了本发明的示例性实施例，并且与本描述一起用于解释本发明的原理。
图1A和图1B示出了根据本发明的一些示例性实施例的分别在交换事件之前和之后的光交换系统。
图2是示出了根据本发明的一些示例性实施例的光接收模块的框图。
图3是示出了根据本发明的一些示例性实施例的光接收模块的突发模式接收器的示意图。
图4是示出了根据本发明的一些实施例的突发模式接收器的操作的时序图。
具体实施方式
在以下的具体实施方式中，通过说明仅示出和描述了本发明的某些示例性实施例。如本领域技术人员应认识到的那样，可以以许多不同形式来体现本发明，并且本发明不应当被理解为限于本文中所阐述的实施例。通常应当将每个示例性实施例内的特征或方面的描述视为对其他示例性实施例中的其他类似的特征或方面也是可用的。贯穿本说明书，相同的附图标记代表相同的元素。
图1A是示出了根据本发明的一些示例性实施例的在交换事件之前的光交换系统100的示意图，并且图1B是示出了根据本发明的一些示例性实施例的在交换事件之后的光交换系统100的示意图。图2是示出了根据本发明的一些示例性实施例的光接收模块104的框图。
参照图1A和图1B，光交换系统100包括多个光传输模块102，用于传输光信号（例如，幅度调制光），多个光接收模块104，用于接收光信号并且将光信号转换成用于处理的模拟信号或数字信号，以及光开关（例如，光子开关）106，用于将光信号从多个光传输模块102中的一个选择性地交换到多个光接收模块104中的一个。可以经由光纤、开放空中连接（open air connection）和/或诸如此类将光开关106耦合到多个光传输模块102和多个光接收模块104。
根据一些实施例，在交换事件（如在图1A和图1B中示出的）之后，受影响的光接收模块104快速地适应新水平的传入光功率，该新水平的传入光功率可能显著高于暗输入状态，例如，从一个源接收的光功率可以是大约0 dBm，并且从另一个源接收的光功率可以是大约-10 dBm。在一些示例中，取决于传入光信号的数据速率，光功率的变化可以是20 dB或更高。由于两个突发数据分组之间的相位变化可能高，所以光接收模块104可以进一步在逐分组的基础上执行相位对齐。
参照图2，光接收模块104包括突发模式接收器110，用于适于在非常短的时间段中接收的信号（来自光源108）的幅度，以及突发时钟数据恢复（bCDR）电路112，用于利用传入光信号获取时钟频率和锁相。总获取时间（其也被称为“再同步时间”）是适应新的功率级所花费的时间和再次获取时钟频率和锁相所花费的时间的时间的和。虽然图2的示例性实施例示出了结合bCDR电路112使用突发模式接收器110，但是本发明的实施例并不局限于此。例如，可以在任何合适的系统和/或应用中在没有bCDR电路112的情况下使用突发模式接收器110，如由本领域普通技术人员认识到的那样。
根据本发明的一些实施例，突发模式接收器110通过大大地减少适应光信号的传入突发的功率级所花费的时间来减少总获取时间。
图3是示出了根据本发明的一些示例性实施例的光接收模块104的突发模式接收器110的示意图。
根据一些实施例，突发模式接收器110包括第一和第二偏压电阻器RB1和RB2、第一和第二电容器C1和C2、交换网络302、控制器304、第一和第二共模电阻器RCM1和RCM2以及放大器（例如，差分放大器）AD。突发模式接收器110可以进一步包括或者被耦合到光电传感器（例如，光电二极管）PD和控制器304。
第一偏压电阻器RB1和第二偏压电阻器RB2可以分别将光电传感器PD的阴极（在节点N1处）和阳极（在节点N2处）耦合到第一电压源（用于提供第一电压源电压VDD）和第二电压源（用于提供第二电压源电压VSS，例如接地），从而在不需要任何有源部件（诸如晶体管）的情况下将功率供应给（例如，偏置）光电传感器PD。将第一电容器C1和第二电容器C2耦合在光电传感器PD的阳极和阴极与交换网络302之间。将第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2耦合在节点N3和节点N4处的交换网络302与在节点N5和节点N6处的放大器AD的输入之间，并且将共模电压VCM供应给放大器AD的输入。在一些实施例中，放大器AD可以是具有低噪声、高输入阻抗和高带宽的差分放大器。放大器AD可以包括使光电传感器-电阻器网络的响应达峰值的装置，其与突发模式接收器110的整体电路的带宽相比具有更小带宽，以便改进（例如，增加）电路灵敏度。
根据一些实施例，交换网络302包括第一和第二旁路开关SWB1和SWB2以及第一和第二数据开关SWD1和SWD2。当激活（例如，闭合或接通（turn ON））时，第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2将第一电容器C1和第二电容器C2耦合到共模电压VCM而旁路第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2（例如，经过不包括第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2的路径）。因此，在第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2被解激活（并且例如，第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2被激活）之后，可以将第一电容器C1和第二电容器C2充电到与放大器AD的输入的DC值相同的DC值（VCM）。当第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2被激活（例如，闭合或接通）时，将第一电容器C1和第二电容器C2（以及因此将光电传感器PD）耦合（例如，直接耦合）到放大器AD的输入。在一些实施例中，控制器304控制并且配置交换网络302。
出于说明的方便，此后假设第二源电压VSS处于地电压（即，大约0 V）。然而，本发明的实施例并不局限于此，并且第二源电压VSS可以处于任何合适的电压处。
图4是示出了根据本发明的一些实施例的突发模式接收器110的操作的时序图。
参照图3和图4，在本发明的一些实施例中，突发模式接收器110通过以下内容开始信号获取：在高频DC平衡的前导之前或开始处（例如，时间t1）通过控制器304将第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2激活，其先于光信号的数据净荷（在时间t2处开始）。在一些实施例中，控制器304在时间t2之前进一步将第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2解激活。前导可以包括重复的“101010…”模式或任何其他适合的平衡重复模式。然而，本发明的实施例并不局限于平衡重复模式，并且可以使用任何适合的前导模式。
根据一些实施例，控制器304经由控制信号（例如，数字控制信号或模拟控制信号）CSWB和CSWD分别控制第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2以及第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2的激活状态/解激活状态。在一些示例中，控制信号CSWB和CSWD的高电平表示对应开关的激活（例如，接通或闭合状态），并且控制信号CSWB和CSWD的低电平表示对应开关的解激活（例如，关断或闭合状态）；然而，本发明的实施例并不局限于此。
在光电传感器PD接收光功率（例如，从光源108）之前，光电传感器PD可以生成基本上为零的光电流（photocurrent）。因此，光电传感器的阳极电压Van（在节点N2处）将安定到地电压，光电传感器的阴极电压Vca（在节点N1处）将安定到VDD，并且到放大器AD的输入电压VP和VN两者（分别在节点N5和节点N6处）都将安定到共模电压VCM。存储在第一电容器C1处的电压将是VDD-VCM，并且存储在第二电容器C2处的电压将是VCM。
根据本发明的一些实施例，在前导之前或期间，利用光功率照亮光电传感器PD（例如，在时间t1之前）、第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2被激活以使得突发模式接收器110准备好获取光功率的传入突发。
当利用光功率照亮光电传感器PD时，生成光电流IPD，流过光电传感器PD以及第一偏压电阻器RB1和第二偏压电阻器RB2，并且分别在节点N1和节点N2处生成电压Vca和Van。IPD包括涉及平均光功率的DC电流IPD(dc)和与光调制幅度成比例的经调制电流IPD(ac)。因此，Vca和Van两者都包括与IPD的那些分量成比例的DC分量和AC分量。
电压Vca和Van可以在若干个时间常数τ安定到它们各自的安定值（例如，2.2-8个时间常数用于分别近似安定到最终值的大约80%至大约0.1%内）。可以通过以下等式来近似电压Vca和Van的安定值以及时间常数τ。
等式（1）
等式（2）
等式（3）
其中CPD表示光电传感器PD的反向偏置电容，其在一些实施例中显著地小于电容C1和C2。
在其中第一偏压电阻器RB1和第二偏压电阻器RB2的电阻相同或基本相同并且第一电容器C1和第二电容器C2的电容也相同或基本相同，以及其中CPD的值是例如C1的值的约1%的示例中，时间常数τ可以近似为：
等式（4）
如在等式3和等式4中表达的，第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2的电阻在一些实施例中显著地大于第一偏压电阻器RB1和第二偏压电阻器RB2的电阻，没有有意义地影响电压Vca和Van的安定时间。这是由于以下事实：由于在前导的开始处（时间t1）将第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2激活，所以第一电容器C1和第二电容器C2将在光电传感器处生成的电信号（例如，电压Vca和Van）的高频分量（例如，高频调制内容，而基本上阻断了DC分量）在不经过（即，旁路）第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2的情况下直接AC耦合或传递到共模电压源。
如所描述的那样，在已经流逝了若干个时间常数（例如，N个时间常数，其中N是正整数）之后，安定将发生，使得跨在第一电容器C1和第二电容器C2二者的DC电压可以不再处于改变中，并且电压Vca和Van可以安定到在等式1和等式2中所表达的值。在一些实施例中，选择第一偏压电阻器RB1和第二偏压电阻器RB2，使得安定时间和比前导的持续时间短。因此，根据本发明的实施例，在光信号的数据净荷的开始之前，由光电传感器PD生成的电压Vca和Van以及因此放大器输入电压VP和VN安定。
在突发模式接收器110已经安定了之后（例如，时间t1之后的时间△T或更迟）并且在数据净荷的开始之前，控制器304将第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2解激活，并且同时地或之后，将第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2激活。在一些示例中，如果交换非常快以及如果所述开关的寄生电容与第一电容器C1和第二电容器C2相比是小的，则同时交换可能是适当的（adequate）。根据一些实施例，控制器304在数据净荷的开始之前（即，时间t2）将第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2激活。
在交换网络302的交换之后，第一电容器C1保持被充电到电压VDD-VCM，并且第二电容器C2保持被充电在VCM处，因此，放大器输入电压VP和VN不改变并且保持在VCM处。此外，由于电压VP和VN的DC值相同或者基本相同，则放大器AD的共模电压保持不变，并且放大器AD内的任何DC稳定电路可以不受传入光信号的突发的影响。因此，当接收光信号的数据净荷时，针对增益、带宽和低占空比失真，最佳地偏置突发模式接收器110的放大器AD。
经调制的电流IPD(ac)在节点N1和N2处生成电压Vca(ac)和Van(ac)，其可以被表达为：
等式（5）
等式（6）
第一电容器C1和第二电容器C2经过交换网络302将电压Vca(ac)和Van(ac)分别在节点N5和N6处AC耦合到放大器AD的输入作为电压VP和VN。因为等式5和等式6的电压Vca(ac)和Van(ac)异相（out of phase）180度，所以由于两个电压的符号差异，它们有益性地（constructively）添加在放大器AD的输入处。因此，在放大器AD的输入处的差分电压（即，VP-VN）将是。放大器AD然后在其输入处将差分电压放大来生成输出电压VO，其被供应给其他电路（例如，后处理器114）以用于进一步数据处理。共模电压VCM将VP和VN的DC分量维持在放大器AD的可接受共模电压范围内。可以通过使时间常数和相对于数据分组内的连续相同比特的流逝的时间为大来将基线漂移保持为小。
在一些实施例中，电阻RCM1和RCM2比RB1和RB2大得多，使得第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2基本上不衰减电压，或者基本上影响在本文中所描述的时间常数和安定。
根据一些实施例，对共模电压VCM进行选择，使得放大器AD以节点N5和N6处的输入之间的零DC偏移或非常小的DC偏移运转，并且在高（例如，最大值）增益（例如，在其最佳的共模电压附近）的区域中被偏置。这可以防止或基本上防止占空比失真，如果输入DC偏移是非零的则其可以得到。
在一些实施例中，对第一偏压电阻器RB1和第二偏压电阻器RB2以及第一共模电阻器RCM1和第二共模电阻器RCM2的电阻进行选择，使得放大器AD到节点N5和N6中的输入偏置电流乘以对应的电阻RCM1和RCM2与电压和相比是小的。
在第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2被闭合之前（例如，在时间t2之前），没有数据可以经过放大器AD。在这一时间之前，如果要传输任何数据，那么数据就丢失。在一些实施例中，为了加快上文所描述的安定，可以传输由重复的1010模式所组成的前导。将前导的持续时间调节成长到足以允许安定发生。在其中在控制器304与突发模式接收器电路的其余部分之间存在定时歪斜（timing skew）的示例中，将前导延长以计及所述歪斜，以确保充足的安定得到保证。精确的时序方法可以被用来将这一歪斜减少到接近零。
在一些示例中，突发模式接收器110可以以大约25.78 Gbps的数据速率使用。在这样的情况下，分量值可以是：C1 = C2 = 1pF,，以及 。选择RB1或RB2的更高值可以改进（例如，增加）灵敏度，但是也延长了等式3和等式4的安定时间τ。类似地，C1或C2的更大值可能增加安定时间τ。针对这些电容器的太小的值可能导致相对于放大器AD的输入电容的衰减，或者如果值或太小，则可能导致基线漂移。因此，在一些示例中，将第一电容器C1和第二电容器C2的电容选择成比放大器AD的输入电容大得多。遵循等式3，针对这样的示例性值，足够避免占空比失真的安定所需要的时间大约是(100 Ω+100 Ω) × (50 fF+0.5 pF) × 8 = 880 ps。此处，选择因数8作为乘数N，因为在8个时间常数之后，将发生到最终值的大约0.1%内的安定。对于该类型的电路而言，这可能是足够准确的。此处所提供的示例性值仅出于说明性的目的，并且本发明的实施例不限于此。
根据一些实施例，突发模式接收器110能够以非常低和非常高的光输入功率进行操作。例如，在25.78 Gbps或类似的数据速率处，低输入功率可以被视为大约-12 dBm到大约-15 dBm，光电传感器PD响应率（responsivity）针对PIN二极管可以是大约0.5到大约1.0，并且高输入功率可以被视为大约+3 dBm到大约+5 dBm。然而，本发明的实施例可以在更宽泛的范围下进行操作。
因此，如在本文中所描述的那样，根据本发明的实施例，突发模式接收器110可能能够实现可以是相对于相关领域反馈或反馈类型接收器的数量级（或更多）改进的获取时间。此外，因为在简单的电路中使用相对较少的元件，简单的电路不采用前置放大器或反馈回路，所以诸如接收器灵敏度、可允许的信号动态范围、功率耗散、鲁棒性、可靠性和总成本之类的性能参数相对于现有解决方案被大大地改进。
在一些实施例中，在接收数据净荷的全体之后，控制器304将第一旁路开关SWB1和第二旁路开关SWB2解激活并且将第一数据开关SWD1和第二数据开关SWD2激活。
根据一些实施例，突发模式接收器110可以是对称的，即，偏压电阻器RB1和RB2的值可以相同，电容器C1和C2的值可以相同，并且共模电阻器RCM1和RCM2的值可以相同。然而，本发明的实施例不限于此，并且所述值可以彼此不同。
在一些实施例中，使用例如，PMOS晶体管和/或NMOS晶体管的晶体管来实现旁路开关SWB1和SWB2以及数据开关SWD1和SWD2。然而，本发明的实施例不限于此，并且可以以任何其他适合的方式来实现所述开关。
在一些示例中，光电传感器PD可以与突发模式接收器110的电路集成在一起。在其他示例中，光电传感器PD可以是突发模式接收器110的电路外部的元件，并且可以经由突发模式接收器110的对应引出线电耦合到突发模式接收器110的电路。
根据在本文中所描述的本发明的实施例的突发模式接收器和/或任何其他相关的设备或部件可以利用任何适合的硬件、固件（例如，专用集成电路、现场可编程门阵列和/或诸如此类）、软件，或者软件、固件和硬件的适合组合来实现。例如，可以将突发模式接收器的各种部件形成在一个集成电路（IC）芯片上或单独的IC芯片上。此外，可以将每个突发模式接收器中的各种部件实现在柔性印刷电路膜、带载体封装体（TCP）、印刷电路板（PCB）上或者形成在相同的衬底上。
虽然已经参考附图描述了本发明的一个或多个示例性实施例，但是本领域技术人员应当理解，可以在不偏离由所附权利要求书及其等价物所限定的本发明的精神和范围的情况下，在其中做出形式和细节上的各种适合的改变。
将理解的是，虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等可以在本文中用来描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受限于这些术语。这些术语被用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一元件、部件、区域、层或部分进行区分。因此，在不偏离本发明概念的精神和范围的情况下，下文所讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称为第二元件、部件、区域、层或部分。
在本文中所使用的术语是出于描述特定实施例的目的的，并且没有对发明概念进行限制的意图。如本文中所使用的，单数形式“一”和“一个”意图还包括复数形式，除非上下文中另有清晰指示。将进一步理解的是，当术语“包括”、“包含”、“含有”和/或“由…组成”在本说明书中使用时，其指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。如本文中所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列出项目的任何组合和所有组合。此外，当对发明性概念的实施例进行描述时，使用“可以”指代“发明性概念的一个或多个实施例”。并且，术语“示例性”意图指代示例或说明。
应当理解的是，当元件、部件或层被称为被“连接到”或“耦合到”另一元件、部件或层时，其可以被直接连接或耦合到另一元件、部件或层，或者可以存在一个或多个中间元件、部件或层。当元件或层被称为“直接在”另一元件、部件或层“上”、“直接被连接到”或“直接被耦合到”另一元件、部件或层时，则不存在中间元件、部件或层。
如本文中所使用的，术语“基本上”、“大约”和类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，并且意图计及测量值或计算值中的固有变化，该固有变化将由本领域普通技术人员认识到。
如本文中所使用的，术语“使用”、“所使用”以及“被使用”可以被视为分别与术语“利用”、“所利用”以及“被利用”是同义的。

Claims (19)

1.一种被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器，所述突发模式接收器包括：
第一偏压电阻器，耦合在第一电压源与光电传感器之间；
第一电容器，耦合在光电传感器与放大器之间；
第一共模电阻器，被配置成将共模电压源的电压供应给放大器；
第一旁路开关，被配置成在旁路第一共模电阻器时将第一电容器耦合到共模电压源；以及
第一数据开关，被配置成将第一电容器耦合到放大器，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到共模电压源。
2.根据权利要求1所述的突发模式接收器，其中光电传感器被配置成接收光信号并且将光信号转换成电流信号。
3.根据权利要求2所述的突发模式接收器，在接收的光信号的前导之前，第一旁路开关被配置成在旁路第一共模电阻器时将第一电容器耦合到共模电压源，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到放大器。
4.根据权利要求2所述的突发模式接收器，其中，在接收的光信号的前导之前，第一数据开关被配置成解激活以断开第一电容器与共模电压源之间的直接连接。
5.根据权利要求2所述的突发模式接收器，其中，在接收的光信号的数据净荷之前，第一数据开关被配置成经过不包括第一共模电阻器的路径将第一电容器耦合到放大器，并且经过第一共模电阻器将第一电容器耦合到共模电压源。
6.根据权利要求2所述的突发模式接收器，其中，在接收的光信号的数据净荷之前，第一旁路开关被配置成解激活以断开第一电容器与共模电压源之间的直接连接。
7.根据权利要求1所述的突发模式接收器，进一步包括被配置成控制第一旁路和数据开关的激活状态和解激活状态的控制器。
8.根据权利要求1所述的突发模式接收器，其中前导在时间上在数据净荷之前，并且包括平衡的多个二进制高比特和二进制低比特。
9.根据权利要求1所述的突发模式接收器，其中放大器被配置成生成与光电传感器的电流成比例的输出电压。
10.根据权利要求1所述的突发模式接收器，其中第一偏压电阻器被配置成将来自光电传感器的电流转换成差分电压信号。
11.根据权利要求1所述的突发模式接收器，进一步包括：
第二偏压电阻器，耦合在第二电压源与光电传感器之间；
第二电容器，耦合在光电传感器与放大器之间；
第二共模电阻器，被配置成将共模电压源的电压供应给放大器；
第二旁路开关，被配置成在旁路共模电阻器时将第二电容器耦合到共模电压源；以及
第二数据开关，被配置成将电容器耦合到放大器，并且经过共模电阻器将电容器耦合到共模电压源。
12.根据权利要求11所述的突发模式接收器，其中第一偏压电阻器耦合在光电传感器的阴极电极与第一电压源之间，以及第二偏压电阻器耦合在光电传感器的阳极电极与第二电压源之间。
13.根据权利要求11所述的突发模式接收器，其中第一共模电阻器将放大器的第一输入耦合到共模电压源，以及第二共模电阻器将放大器的第二输入耦合到共模电压源。
14.根据权利要求11所述的突发模式接收器，其中第一电容器耦合在光电传感器的阴极与放大器的第一输入之间，第二电容器耦合在光电传感器的阳极与放大器的第二输入之间。
15.根据权利要求14所述的突发模式接收器，其中第一数据开关耦合在第一电容器与放大器的第一输入之间，第二数据开关耦合在第二电容器与放大器的第二输入之间，并且第一和第二数据开关被配置成同时激活或者同时解激活。
16.根据权利要求11所述的突发模式接收器，其中第一旁路开关耦合在第一电容器与共模电压源之间，第二旁路开关耦合在第二电容器与共模电压源之间，并且第一和第二旁路开关被配置成同时激活或者同时解激活。
17.一种被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器，所述突发模式接收器包括：
偏压电阻器，耦合在第一电压源与光电传感器之间；
电容器，耦合在光电传感器与放大器之间；
共模电阻器，被配置成将共模电压源的电压供应给放大器；
数据开关，耦合在电容器与放大器之间；以及
旁路开关，耦合在电容器与共模电压源之间；以及
控制器，被配置成在前导之前激活旁路开关以在旁路共模电阻器时将电容器耦合到共模电压源，控制器被进一步配置成在数据净荷之前激活数据开关以将电容器耦合到放大器，并且经过共模电阻器将电容器耦合到共模电压源。
18. 根据权利要求17所述的突发模式接收器，
其中控制器被进一步配置成在前导之前将数据开关解激活，以旁路共模电阻器来将电容器耦合到放大器；以及
其中控制器被进一步配置成在数据净荷之前将旁路开关解激活，以断开电容器与共模电压源之间的直接连接。
19.根据权利要求17所述的突发模式接收器，其中放大器被配置成当数据开关被激活时基于净荷数据生成输出电压信号。
CN201680056490.4A 2015-07-29 2016-07-29 被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器 Active CN108370274B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/813081 2015-07-29
US14/813,081 US9621972B2 (en) 2015-07-29 2015-07-29 Burst-mode receiver
GB1514929.7 2015-08-21
GB1514929.7A GB2540822B (en) 2015-07-29 2015-08-21 Burst-mode receiver
PCT/GB2016/052335 WO2017017470A1 (en) 2015-07-29 2016-07-29 Burst-mode receiver

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108370274A true CN108370274A (zh) 2018-08-03
CN108370274B CN108370274B (zh) 2020-10-02

Family

ID=54292044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680056490.4A Active CN108370274B (zh) 2015-07-29 2016-07-29 被配置成接收具有前导和数据净荷的光信号的突发模式接收器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9621972B2 (zh)
CN (1) CN108370274B (zh)
GB (1) GB2540822B (zh)
WO (1) WO2017017470A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111052759A (zh) * 2017-08-15 2020-04-21 华为技术有限公司 基于可切换波长连接(swc)的全光网

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9750158B2 (en) 2014-05-02 2017-08-29 Honeywell International Inc. Reduced thermal transfer to Peltier cooled FETs

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030092411A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Raanan Ivry Burst mode limiter-amplifier
CN1976260B (zh) * 2005-11-28 2012-06-20 阿尔卡特公司 突发模式光接收机
CN202978951U (zh) * 2012-11-05 2013-06-05 深圳市共进电子股份有限公司 用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路
CN103364082A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 应用材料以色列公司 光电探测器装置及用于偏压光电倍增管的方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412498A (en) * 1991-03-29 1995-05-02 Raynet Corporation Multi-RC time constant receiver
US5208693A (en) * 1991-03-29 1993-05-04 Raynet Corporation Transmission protocol for clamping receiver
KR100400224B1 (ko) * 2001-06-27 2003-10-01 삼성전자주식회사 오프셋 보상 기능을 갖는 버스트 모드 수신 장치 및 그의데이타 복원 방법
US7058315B2 (en) * 2001-10-09 2006-06-06 Chiaro Networks Ltd. Fast decision threshold controller for burst-mode receiver
WO2007014299A2 (en) * 2005-07-25 2007-02-01 Mrv Communications, Inc. Automatic gain control
US7865088B2 (en) * 2006-05-12 2011-01-04 Alcatel Lucent Burst mode optical receiver
US7583904B2 (en) 2006-06-12 2009-09-01 Broadlight Ltd. Transimpedance (TIA) circuit usable for burst mode communications
JP5204991B2 (ja) 2007-06-08 2013-06-05 浜松ホトニクス株式会社 光受信回路
US7920798B2 (en) * 2007-06-18 2011-04-05 Micrel, Inc. PON burst mode receiver with fast decision threshold setting
CN101355388B (zh) * 2007-07-25 2012-07-04 华为技术有限公司 接收装置和接收方法
WO2009044457A1 (ja) * 2007-10-02 2009-04-09 Fujitsu Limited 光通信装置および光通信方法
JP5013321B2 (ja) * 2008-02-04 2012-08-29 日本電気株式会社 光バースト受信器及び方法
US8190035B2 (en) * 2009-11-11 2012-05-29 Emcore Corporation Burst mode linear optical receivers
KR101310904B1 (ko) * 2009-11-30 2013-09-25 한국전자통신연구원 버스트 모드 수신기 및 타이밍 제어 방법
US8515282B2 (en) * 2010-01-21 2013-08-20 Broadcom Corporation Optical burst receiver with a configurable AC and DC coupling interface
US8867929B2 (en) * 2010-03-12 2014-10-21 II-VI Photonics (US) Inc. Optical receiver using single ended voltage offset measurement
CN101848033B (zh) 2010-04-28 2012-11-14 成都优博创技术有限公司 一种双速率接收装置
EP2391003A1 (en) * 2010-05-24 2011-11-30 University College Cork Linear burst mode receiver
US8705985B2 (en) * 2010-06-02 2014-04-22 Mellanox Technologies Denmark Aps Fast optical receiver for unencoded data
US8824903B2 (en) * 2011-07-12 2014-09-02 Mellanox Technologies Denmark Aps Optical receiver/transmitter with circuit for determining modulation amplitude
KR20150028103A (ko) * 2013-09-05 2015-03-13 삼성전자주식회사 버스트 모드 광 수신기 및 그것을 포함하는 메모리 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030092411A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Raanan Ivry Burst mode limiter-amplifier
CN1976260B (zh) * 2005-11-28 2012-06-20 阿尔卡特公司 突发模式光接收机
CN103364082A (zh) * 2012-04-05 2013-10-23 应用材料以色列公司 光电探测器装置及用于偏压光电倍增管的方法
CN202978951U (zh) * 2012-11-05 2013-06-05 深圳市共进电子股份有限公司 用于增大光突发接收机的接收动态范围的补偿电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111052759A (zh) * 2017-08-15 2020-04-21 华为技术有限公司 基于可切换波长连接(swc)的全光网
CN111052759B (zh) * 2017-08-15 2021-05-18 华为技术有限公司 基于可切换波长连接(swc)的全光网

Also Published As

Publication number Publication date
GB201514929D0 (en) 2015-10-07
GB2540822B (en) 2017-10-18
US9621972B2 (en) 2017-04-11
GB2540822A (en) 2017-02-01
US20170034607A1 (en) 2017-02-02
CN108370274B (zh) 2020-10-02
WO2017017470A1 (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10044328B2 (en) Transimpedance amplifier with bandwidth extender
JP4935422B2 (ja) 前置増幅器およびそれを用いた光受信装置
US9954622B2 (en) Trans-impedance amplifier and optical receiver including the same
KR101768470B1 (ko) 트랜스임피던스 증폭 회로
JP5630325B2 (ja) 利得可変差動増幅回路
JP6217258B2 (ja) 電流電圧変換回路、光受信装置、および、光伝送システム
US9450542B2 (en) Preamplifier, optical receiver, optical termination device, and optical communication system
US6864749B2 (en) Transimpedance amplifier
CN103023575A (zh) 用于gpon olt的光突发接收电路
CN108370274A (zh) 突发模式接收器
US6894568B2 (en) Transimpedance amplifier with receive signal strength indicator
JP2004336749A (ja) 改良された電源電圧除去機能を有するフォトアンプ回路
JP2008148321A (ja) オンチップ・リセット信号を生成するバーストモード受信機及びバーストモード受信方法
US8301038B2 (en) Electronic circuit and communication system
US6809596B2 (en) DC offset cancellation circuit, system and method
US6833762B2 (en) Transimpedance ampifier
US20080159755A1 (en) Optical signal receiving apparatus
CN114975677B (zh) 光接收装置、光接收封装装置、相关设备和方法
KR100734868B1 (ko) 광송수신기 모듈
Zhou et al. Implementation of high gain optical receiver with the large photosensitive area in visible light communication
JP2010041158A (ja) 光受信器
EP1381175A1 (en) Apparatus and method for data tag signal recovery
JP2013081064A (ja) 光受信器
JP2011119855A (ja) バースト光受信器
Chen et al. An 1.25 Gbit/s-29 dBm burst-mode optical receiver realized with 0.35/spl mu/m SiGe BiCMOS process using a PIN photodiode

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP02 Change in the address of a patent holder
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: WA14 2DT, 3rd Floor, 1 Ashley Road, Altringham, Cheshire, UK

Patentee after: ROCKLEY PHOTONICS Ltd.

Address before: London

Patentee before: ROCKLEY PHOTONICS Ltd.

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A burst mode receiver configured to receive optical signals with preamble and data payload

Effective date of registration: 20230621

Granted publication date: 20201002

Pledgee: Wilmington Savings Fund Association

Pledgor: ROCKLEY PHOTONICS Ltd.

Registration number: Y2023990000308