CN108390725B - 一种光模块接收电路及光模块 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光模块接收电路及光模块，光电转换单元与信号限幅控制单元耦合连接，信号限幅控制单元的参考电压输出端连接第一快速放电控制单元的第一端，第一快速放电控制单元的第二端与光电转换单元相连接；信号限幅控制单元与信号输出单元耦合连接，信号输出单元还与第二快速放电控制单元电连接；第二快速放电控制单元还分别与参考电压输出端和脉冲信号端电连接，控制信号输出单元的耦合电容快速放电。下一个突发光信号来临之前，脉冲信号端为拉低状态，第二快速放电控制单元将耦合电容的电平拉低至参考电压输出端的电平值，信号输出单元的快速放电，减少了信号恢复时间，提高了光模块的带宽利用率。

Description

一种光模块接收电路及光模块

技术领域

本申请涉及光模块技术领域，尤其涉及一种光模块接收电路及光模块。

背景技术

高速光纤传输技术中无源光网络在当前接入网中起到越来越重要的作用，比较常用的无源光网络包括GPON(Gigabit-Capable Passive Optical Network，吉比特无源光纤网络)和EPON(Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络)，其中由于GPON相比于EPON，具有下行速率高、容量大以及带宽利用率高等优点，因此基于GPON网络的GPONOLT(Optical Line Terminal，光线路终端)光模块被广泛应用，但是随数据业务的发展IPTV(Internet Protocol television，交互式网络电视)和高清视频业务正在呈指数级增长，GPON OLT光模块传输带宽的效率有限，影响了带宽传输效率。

XGPON OLT光模块作为GPON OLT光模块的升级，可以将下行速率提升到10.3125Gbps，上行速率提高到2.5Gbps，极大地满足用户对带宽需求。其中XGPON OLT光模块采用的是上行突发接收和下行连续发射模式，如图1所示，XGPON OLT光模块的发射端为一个EML(Eroabsorption Modulated Laser，电吸收调制激光器)，接收端使用APD(Avalanche Photodiode，雪崩光电二极管)和TIA(Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器)。当上行突发光信号经过APD光电转换为光电流，通过TIA转换为电压信号，XGPON OLT光模块的接收端设置一快速恢复电路与接收端耦合电容相连接，从而可以达到接收端信号快速恢复的目的。

但是当下一个突发光信号来临后，光模块的接收端的快速恢复电路断开。LA(Limiting Amplifier，限幅放大器)差分CML电平输出，经过输出端耦合电容接入到系统的MAC芯片中，由于输出端耦合电容的容值较大，因此使得突发包间恢复时间较长，影响了带宽利用率。

发明内容

本申请提供了一种光模块接收电路及光模块，以解决传统的光模块突发包间恢复时间较长，影响了带宽利用率的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种光模块接收电路，包括：光电转换单元，光电转换单元与信号限幅控制单元耦合连接，信号限幅控制单元的参考电压输出端和脉冲信号端连接第一快速放电控制单元的第一端，第一快速放电控制单元的第二端与光电转换单元相连接；信号限幅控制单元通过第一信号输出端和第二信号输出端与包括第一耦合电容和第二耦合电容的信号输出单元耦合连接，第一耦合电容的信号输入端与第一信号输出端电连接，第二耦合电容的信号输入端与第二信号输出端电连接，第一耦合电容的信号输出端和第二耦合电容的信号输出端分别与第二快速放电控制单元电连接；第二快速放电控制单元还分别与参考电压输出端和脉冲信号端电连接，第二快速放电控制单元用于控制第一耦合电容和第二耦合电容快速放电。当下一个突发光信号来临之前，脉冲信号端为拉低状态，第二快速放电控制单元正常工作，将第一耦合电容和第二耦合电容的电平拉低至参考电压输出端的电平值，实现了信号输出单元的快速放电，减少了信号恢复时间，提高了光模块的带宽利用率。

第二方面，本申请实施例提供了一种光模块，包括：光模块外壳；光模块接收电路，光模块接收电路封装在所述外壳内；光模块工作时，光模块接收电路中的第二快速放电控制单元控制信号输出单元的第一耦合电容和第二耦合电容快速放电，将第一耦合电容和第二耦合电容的电平快速拉低至信号限幅控制单元的参考电压输出端的电平值。这样实现了光模块电路的信号输出单元快速放点，减少了信号恢复时间，使得光模块的带宽利用率得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的XGPON OLT光模块的结构示意图；

图2为本申请提供的一种光模块接收电路的框架示意图；

图3为本申请提供的一种光模块接收电路的结构示意图；

图4为本申请提供的一种光模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行详细说明。

如图2所示，为本申请提供的一种光模块接收电路的框架示意图，本申请提供的光模块接收电路包括光电转换单元100、信号限幅控制单元200、信号输出单元300、第一快速放电控制单元400和第二快速放电控制单元500。

光电转换单元100用于将光信号转换为电信号，光电转换单元100与信号限幅控制单元200耦合连接，光电装换单元100输出的电信号分两路输出到信号限幅控制单元200，信号限幅控制单元200控制输入的电信号的电压幅值。电信号经信号限幅控制单元200处理后从信号输出单元300输出。

其中在光电转换单元100和信号限幅控制单元200之间设置有耦合电容，第一快速放电控制单元400用于实现光电转换单元100和信号限幅控制单元200之间的耦合电容的快速放电。其中，信号限幅控制单元200设置有参考电压输出端和脉冲信号端，参考电压输出端提供一个基准电压，脉冲信号端用于输入脉冲信号。信号限幅控制单元200的参考电压输出端和脉冲信号端连接第一快速放电控制单元400的第一端，第一快速放电控制单元400的第二端与光电转换单元100相连接。

信号限幅控制单元200与信号输出单元300耦合连接，信号输出单元300还与第二快速放电控制单元500电连接，第二快速放电控制单元500还分别与信号限幅控制单元200的参考电压输出端和脉冲信号端电连接，信号输出单元300内也设置有耦合电容，第二快速放电控制单元500用于控制信号输出单元300内耦合电容快速放电。

由于第二快速放电控制单元500的设置，使得信号输出单元300内耦合电容可以快速放电达到基准电压，使得信号恢复的时间变短，提高了光模块的带宽利用率。

对应于图2中的光模块接收电路，本申请进一步提供了上述光模块接收电路的结构示意图，如图3所示：

所述光电转换单元100包括一雪崩光电二极管APD和跨阻放大器TIA，雪崩光电二极管APD和跨阻放大器TIA电连接。雪崩光电二极管的输入端接收上行突发光信号，上行突发光信号经过处理之后光信号转换为光电流，通过雪崩光电二极管的输出端传输给跨阻放大器TIA的信号接收端。在跨阻放大器TIA内光电流转换为电压信号，考虑到共模电压与噪声影响，跨阻放大器TIA输出采用差分输出模式，因此跨阻放大器TIA设置第一差分信号输出端TIA_OUT+和第二差分信号输出端TIA_OUT-。跨阻放大器TIA的第一差分信号输出端TIA_OUT+和第二差分信号输出端TIA_OUT-通过第三耦合电容C3和第四耦合电容C4耦合到信号限幅控制单元200。

信号限幅控制单元200为一突发限幅控制器，突发限幅控制器包括第一信号输入端DIN+、第二信号输入端DIN-、第一信号输出端DOUT+、第二信号输出端DOUT-、参考电压输出端Vref、脉冲信号输入端SD和重置信号输入端Reset。

第一差分信号输出端TIA_OUT+与第三耦合电容C3的信号输入端相连接，第二差分信号输出端TIA_OUT-与第四耦合电容C4的信号输入端相连接，第三耦合电容的信号输出端与突发限幅控制器的第一信号输入端DIN+相连接，第四耦合电容的信号输出端与突发限幅控制器的第二信号输入端DIN-相连接。

信号输出单元300包括第一耦合电容C1和第二耦合电容C2，突发限幅控制器的第一信号输出端DOUT+与第一耦合电容C1的信号输入端电连接，第二信号出端DOUT-与第二耦合电容C2的信号输入端电连接。第一耦合电容C1的信号输出端和第二耦合电容的信号输出端分别与第二快速放电控制单元500相连接。

第二快速放电控制单元500包括第一放电开关SW1、第二放电开关SW2和第一反向器U1，第一放电开关SW1的第一端连接第一耦合电容C1的信号输出端，第二放电开关SW2的第一端连接第二耦合电容C2的信号输出端，第一放电开关SW1的第二端和第二放电开关SW2的第二端连接参考电压输出端Vref，第一放电开关SW1的第三端和第二放电开关SW2的第三端连接第一反向器U1的输出端，第一反向器U1的输入端连接脉冲信号端SD。当下一个突发光信号来临后，通过重置信号输入端Reset向突发限幅控制器输入一个重置信号，脉冲信号端SD拉低，信号输出单元300中的第一耦合电容C1和第二耦合电容C2迅速充电，另外通过第一反向器U1控制第一放电开关SW1和第二放电开关SW2闭合，使得第一耦合电容C1和第二耦合电容C2快速放电，电平快速拉低到参考电压输出端Vref输出的参考电压水平。

为了实现信号的快速恢复，在跨阻放大器TIA和突发限幅控制器之间还设置有第一快速放电控制单元400。第一快速放电控制单元400包括第三放电开关SW3、第四放电开关SW4和第二反向器U2，第三放电开关SW3的第一端连接第三耦合电容C3的信号输出端，第四放电开关SW4的第一端连接第四耦合电容C4的信号输出端，第三放电开关SW3的第二端和第四放电开关SW4的第二端连接参考电压输出端Vref，第三放电开关SW3的第三端和所述第四放电开关SW4的第三端连接第二反向器U2的输出端，第二反向器U2的输入端连接脉冲信号端SD。同样通过外部输入重置信号，输入到突发限幅控制器，将脉冲信号端SD拉低，脉冲信号输出到MAC的同时，经过反向器U2控制第三放电开关SW3和第四放电开关SW4快速放电，将第三耦合电容C3和第四耦合电容C4的电平快速拉低至Vref输出的参考电压水平。

由上述实施例可知，本申请实施例提供了一种光模块接收电路，包括：光电转换单元100，光电转换单元与信号限幅控制单元200耦合连接，信号限幅控制单元200的参考电压输出端Vref和脉冲信号端SD连接第一快速放电控制单元400的第一端，第一快速放电控制单元400的第二端与光电转换单元100相连接。信号限幅控制单元200通过第一信号输出端DOUT+和第二信号输出端DOUT-与包括第一耦合电容C1和第二耦合电容C2的信号输出单元300耦合连接，第一耦合电容C1的信号输入端与第一信号输出端DOUT+电连接，第二耦合电容C2的信号输入端与第二信号输出端DOUT-电连接，第一耦合电容C1的信号输出端和第二耦合电容C2的信号输出端分别与第二快速放电控制单元500电连接；第二快速放电控制单元500还分别与参考电压输出端Vref和脉冲信号端SD电连接，第二快速放电控制单元500用于控制第一耦合电容C1和第二耦合电容C2快速放电。当下一个突发光信号来临之前，通过重置信号输入端Reset向突发限幅控制器输入一个重置信号,脉冲信号端SD为拉低状态，第二快速放电控制单元500正常工作，将第一耦合电容C1和第二耦合电容C2的电平拉低至参考电压输出端Vref的电平值，实现了信号输出单元500的快速放电，减少了信号恢复时间，提高了光模块的带宽利用率。

与本申请实施例提供的一种光模块接收电路的实施例相对应，本申请实施例还提供了一种光模块的实施例。参见图4，为本申请实施例提供的一种光模块的结构示意图。

光模块600包括光模块接收电路601、微处理器602和光模块外壳，光模块接收电路601与微处理器602电连接，光模块接收电路601和微处理器602封装在光模块外壳内。

微处理器602内部设置有微存储器，用于存储程序，程序可以包括程序代码，程序代码包括计算机操作指令。微存储器可能包含随机存取存储器(random access memory，简称RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。图中仅示出了一个处理器，当然，微存储器也可以根据需要，为多个微处理器。微处理器，用于读取存储器中存储的程序代码。

微处理器602通常是控制光模块600的整体功能，例如业务处理、光电通信，微处理器602可以包括一个或多个处理器来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，微处理器602可以包括一个或多个模块，微处理器602和其他组件之间的交互。

在示例性实施例中，光模块600内还设置有存储器，存储器被配置为存储各种类型的数据以支持光模块600。这些数据的示例包括用于在光模块600上操作的任何应用程序或方法的指令。存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在示例性实施例中，光模块600还包括电源组件，电源组件为光模块600的各种组件提供电力。电源组件可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为光模块600生成、管理和分配电力相关联的组件。

在示例性实施例中，光模块600还可以配置I/O接口，I/O接口为微处理器602和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是点击轮、按钮等。这些按钮可包括但不限于：启动按钮、关闭按钮、转换按钮和切换按钮。

在示例性实施例中，光模块600还包括通信组件被配置为便于光模块600和其他设备之间的通信。

光模块600启动时，微处理器602控制光模块接收电路601工作。当处理完当前的光信号，下一个突发光信号来临之前，通过重置信号输入端Reset向光模块接收电路601中的突发限幅控制器输入一个重置信号,突发限幅控制器的脉冲信号端SD为拉低状态，光模块接收电路601中的第二快速放电控制单元工作，将光模块接收电路601中信号输出单元的第一耦合电容和第二耦合电容的电平拉低至参考电压输出端的电平值，实现了信号输出单元的快速放电，减少了信号恢复时间，提高了光模块的带宽利用率。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于光模块实施例而言，由于其中的光模块接收电路基本相似于光模块接收电路的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见光模块接收电路实施例中的说明即可。

以上所述的本申请实施方式并不构成对本申请保护范围的限定。

Claims (8)

1.一种光模块接收电路，其特征在于，包括：光电转换单元，所述光电转换单元与信号限幅控制单元耦合连接，所述信号限幅控制单元的参考电压输出端和脉冲信号端连接第一快速放电控制单元的第一端，所述第一快速放电控制单元的第二端与所述光电转换单元相连接；

所述信号限幅控制单元通过第一信号输出端和第二信号输出端与包括第一耦合电容和第二耦合电容的信号输出单元耦合连接，所述第一耦合电容的信号输入端与所述第一信号输出端电连接，所述第二耦合电容的信号输入端与所述第二信号输出端电连接；所述第一耦合电容的信号输出端和所述第二耦合电容的信号输出端分别与第二快速放电控制单元电连接；

所述第二快速放电控制单元还分别与所述参考电压输出端和脉冲信号端电连接，所述第二快速放电控制单元用于控制所述第一耦合电容和所述第二耦合电容快速放电；

所述第二快速放电控制单元包括第一放电开关、第二放电开关和第一反向器，所述第一放电开关的第一端连接所述第一耦合电容的信号输出端，所述第二放电开关的第一端连接所述第二耦合电容的信号输出端，所述第一放电开关的第二端和所述第二放电开关的第二端连接所述参考电压输出端，所述第一放电开关的第三端和所述第二放电开关的第三端连接所述第一反向器的输出端，所述第一反向器的输入端连接所述脉冲信号端。

2.根据权利要求1所述的光模块接收电路，其特征在于，所述光电转换单元包括APD和TIA，所述APD与所述TIA的输入端相连接，所述TIA包括第一差分信号输出端和第二差分信号输出端，所述第一差分信号输出端与第三耦合电容的信号输入端相连接，所述第二差分信号输出端与第四耦合电容的信号输入端相连接；所述第三耦合电容的信号输出端与所述信号限幅控制单元的第一信号输入端相连接，所述第四耦合电容的信号输出端与所述信号限幅控制单元的第二信号输入端相连接。

3.根据权利要求2所述的光模块接收电路，其特征在于，所述第一快速放电控制单元包括第三放电开关、第四放电开关和第二反向器，所述第三放电开关的第一端连接所述第三耦合电容的第二端，所述第四放电开关的第一端连接所述第四耦合电容的第二端，所述第三放电开关的第二端和所述第四放电开关的第二端连接所述参考电压输出端，所述第三放电开关的第三端和所述第四放电开关的第三端连接所述第二反向器的输出端，所述第二反向器的输入端连接所述脉冲信号端。

4.根据权利要求3所述的光模块接收电路，其特征在于，所述第一放电开关、第二放电开关、第三放电开关和第四放电开关均高电平闭合。

5.根据权利要求4所述的光模块接收电路，其特征在于，所述参考电压输出端与所述第三耦合电容之间设置有第一电阻，所述第一电阻分别连接所述参考电压输出端和所述第三耦合电容的第二端；所述参考电压输出端与所述第四耦合电容之间设置有第二电阻，所述第二电阻分别连接所述参考电压输出端和所述第四耦合电容的第二端。

6.根据权利要求5所述的光模块接收电路，其特征在于，所述信号限幅控制单元还包括使能端和接地端，所述使能端连接一供电信号源VCC，所述接地端接地。

7.根据权利要求6所述的光模块接收电路，其特征在于，所述信号限幅控制单元还设置有信号复位端，所述信号复位端和脉冲信号端连接至外部控制接口。

8.一种光模块，其特征在于，包括：

光模块外壳；

如权利要求1-6任一项所述的光模块接收电路，所述光模块接收电路封装在所述外壳内；

光模块工作时，所述光模块接收电路中的第二快速放电控制单元控制信号输出单元的第一耦合电容和第二耦合电容快速放电，将所述第一耦合电容和第二耦合电容的电平快速拉低至信号限幅控制单元的参考电压输出端的电平值。

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