CN112118052B - 光接收组件、光收发组件、光模块以及光网络设备 - Google Patents

光接收组件、光收发组件、光模块以及光网络设备 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种光接收组件、光收发组件以及光网络设备,能够提高光接收组件的抗电磁串扰性能。该光接收组件包括:光电二极管、跨阻放大器和第一滤波器件,其中,光电二极管用于将光信号转换为电信号,光电二级管的正极与跨阻放大器的输入端连接,光电二极管的负级用于连接电源;跨阻放大器用于放大光电二极管输出的电信号,跨阻放大器的电源端用于连接电源,跨阻放大器的第一接地端用于连接外界地;第一滤波器件的第一端与跨阻放大器的第二接地端连接,第一滤波器件的第二端用于连接外界地。

Description

光接收组件、光收发组件、光模块以及光网络设备
技术领域
本申请涉及光通信领域,尤其涉及光接收组件、光收发组件、光模块以及光网络设备。
背景技术
随着大数据时代的来临,信息量爆炸增长,对网络吞吐能力的要求不断提高。光通信网络凭借超高带宽、低电磁干扰等优势,成为现代通信方案的主流。以光纤到户为代表的接入网正在大规模部署。光通信网络主要以无源光网络(passive optical network,PON)的形式存在,PON中的光网络设备包括光线路终端(optical line terminal,OLT)、光网络单元(optical network unit,ONU)等。
光接收组件是光网络设备中必不可少的器件,光接收组件用于接收光信号,并将光信号转换为电信号。由于光接收组件通常处于复杂的电磁辐射环境中,因此电磁辐射对光接收组件的通信信号的电磁串扰不可忽视。如何降低光接收组件的电磁串扰,是业界亟待解决的一个问题。
发明内容
本申请提供一种光接收组件、光收发组件、光模块以及光网络设备,能够提高光接收组件的抗电磁串扰性能。
第一方面,提供了一种光接收组件,包括:包括光电二极管、跨阻放大器和第一滤波器件,其中,所述光电二极管用于将光信号转换为电信号,所述光电二级管的正极与所述跨阻放大器的输入端连接,所述光电二极管的负级用于连接电源;所述跨阻放大器用于放大所述光电二极管输出的电信号,所述跨阻放大器的电源端用于连接电源,所述跨阻放大器的第一接地端用于连接外界地;所述第一滤波器件的第一端与所述跨阻放大器的第二接地端连接,所述第一滤波器件的第二端用于连接外界地。
在本申请实施例中,跨阻放大器的第一接地端接外界地,以实现直流接地。另外跨阻放大器的第二接地端与外界地之间设置第一滤波器件,以实现交流接地,该第一滤波器件能够滤除来自地的电磁串扰信号,从而能够提高光接收组件的抗电磁干扰性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述光接收组件还包括底座,所述底座用于连接外界地,所述跨阻放大器的第一接地端通过所述底座连接外界地,所述第一滤波器件的第二端通过所述底座连接外界地。
在本申请实施例中,光接收组件包括底座,底座可以连接外界地。光接收组件中的各个器件或元件,例如跨阻放大器或各滤波器件,可以通过底座与外界地连接,从而实现了光接收组件内部元件的接地功能,优化了光接收组件的结构。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述光接收组件还包括第二滤波器件,所述第二滤波器件的第一端与所述光电二极管的负级连接,所述第二滤波器件的第二端与所述第一滤波器件的第一端连接。
在本申请实施例中,第二滤波器件和第一滤波器件可以过滤来自光电二极管的电源端的串扰信号。另外,第二滤波器件、光电二极管以及跨阻放大器还可以形成独立的信号回路,使得高频信号的回流路径不经过底座。不仅抑制了源自电源的电磁串扰,还隔离吸收了源自底座地(底座GND)或跨阻放大器的电磁串扰,从而实现了光接收组件的整个跨阻放大回路对电磁串扰的全路径隔离,提升了抗电磁串扰的性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述光接收组件还包括第三滤波器件,所述第三滤波器件的第一端与所述跨阻放大器的电源端连接,所述第三滤波器件的第二端与所述跨阻放大器的第二接地端连接。
在本申请实施例中,第一滤波器件和第三滤波器件可以过滤来自跨阻放大器的电源端的串扰信号。另外,第三滤波器件、跨阻放大器还可以形成独立的信号回路,使得高频信号的回流路径不经过底座。不仅抑制了源自电源的电磁串扰,还隔离吸收了源自底座地(底座GND)或跨阻放大器的电磁串扰,提升了抗电磁串扰的性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述光接收组件还包括第四滤波器件,所述第四滤波器件的第一端与所述第三滤波器件的第二端连接,所述第四滤波器件的第二端与外界地连接。
在本申请实施例中,第三滤波器件和第四滤波器件可以过滤来自跨阻放大器的电源端的串扰信号。另外,第三滤波器件、跨阻放大器也可以形成独立的信号回路。使得高频信号的回流路径不经过底座。不仅抑制了源自电源的电磁串扰,还隔离吸收了源自底座地(底座GND)或跨阻放大器的接地端的电磁串扰,提升了抗电磁串扰的性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述光接收组件还包括第五滤波器件,所述第五滤波器件的第一端与所述跨阻放大器的电源端连接,所述第五滤波器件的第二端与外界地连接。
在本申请实施例中,第五滤波器件可以用于抑制来自跨阻放大器的电源端的串扰信号,从而提升光接收组件的抗电磁串扰的性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述光接收组件还包括第六滤波器件,所述第六滤波器件的第一端与所述光电二极管的负极连接,所述第六滤波器件的第二端与外界地连接。
在本申请实施例中,第六滤波器件可以用于抑制来自光电二级管的电源端的串扰信号,从而提升光接收组件的抗电磁串扰的性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一滤波器件的容值大于100pF。
在本申请实施例中,通过第一滤波器件的大容值作用可以吸收隔离来自底座地以及跨阻放大器的接地端的串扰信号,从而能够滤除来自地的电磁串扰。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一滤波器件在串扰信号频段的散射参数大于20dB。
在本申请实施例中,可以设置第一滤波器件在串扰信号频段的散射参数较大,从而使得第一滤波器件对串扰信号有较强的滤波作用。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述第一滤波器件包括电容。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述跨阻放大器的第二接地端包括所述跨阻放大器的输入级接地端。
在本申请实施例中,使用跨阻放大器的输入级接地端作为第二接地端,可以在跨阻放大器输入级,也即跨阻放大作用之前对来自地的电磁串扰信号进行滤除,可以避免串扰信号经过跨阻放大器的放大作用而增强电磁串扰的影响,从而优化抗电磁干扰性能。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述跨阻放大器的电源端与所述光电二极管的负极用于连接同一个外部电源。
在本申请实施例中,跨阻放大器的电源端与光电二极管的负极与同一个外部电源连接,从而无需提供更多的外部电源,具有简化电路设计的优点。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述跨阻放大器的电源端与所述光电二极管的负极用于连接不同的外部电源。
在本申请实施例中,跨阻放大器的电源端与光电二极管的负极分别与不同的外部电源连接,从而提高了电路设计的灵活性。
结合第一方面,在一种可能的实现方式中,所述跨阻放大器的电源端用于连接外部电源,所述跨阻放大器包括电压调节模块,所述电压调节模块与所述跨阻放大器的电源端连接,所述光电二级管的负极用于连接所述电压调节模块。
在本申请实施例中,跨阻放大器的电源端与外部电源连接,而光电二极管利用跨阻放大器内部的电压调节模块供电,从而无需提供更多的外部电源,具有简化电路设计的优点。
可以理解的是,第一方面中的上述任意两种、或多种可能的实现方式之间可以相互结合。
第二方面,提供了一种光收发组件,所述光收发组件包括第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中所述的光接收组件。
第三方面,提供了一种光模块,所述光模块包括第二方面所述的光收发组件。
第四方面,提供了一种光网络设备,所述光网络设备包括第三方面所述的光模块。
结合第四方面,在一种可能的实现方式中,所述光网络设备为OLT或ONU。
附图说明
图1是本申请实施例的应用场景的示意图。
图2是本申请实施例的采用晶体管外形封装(transistor outline can,TO CAN)形式封装的光接收组件的结构示意图。
图3是本申请一实施例的光接收组件的电路示意图。
图4是现有技术中的一种光接收组件的信号回流路径示意图。
图5是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图6是本申请一实施例的跨阻放大器的示意图。
图7是本申请又一实施例的跨阻放大器的示意图。
图8是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图9是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图10示出了本申请实施例中的滤波器件的示意图。
图11是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图12是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图13是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图14是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图15是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图16(a)和图16(b)是图15中的光接收组件的信号回流路径的示意图。
图17是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图18(a)和图18(b)是图17中的光接收组件的信号回流路径的示意图。
图19是本申请又一实施例的光接收组件的电路示意图。
图20是图15中的光接收组件的TO CAN形式封装的结构示意图。
图21是图19中的光接收组件的TO CAN形式封装的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
本申请实施例的技术方案可以应用于各种无源光网络(passive opticalnetwork,PON)系统,例如,下一代PON(next-generation PON,NG-PON)、NG-PON1、NG-PON2、千兆比特PON(gigabit-capable PON,GPON)、10吉比特每秒PON(10gigabit per secondPON,XG-PON)、对称10吉比特无源光网络(10-gigabit-capable symmetric passiveoptical network,XGS-PON)、以太网PON(Ethernet PON,EPON)、10吉比特每秒EPON(10gigabit per second EPON,10G-EPON)、下一代EPON(next-generation EPON,NG-EPON)、波分复用(wavelength-division multiplexing,WDM)PON、时分波分堆叠复用(time-and wavelength-division multiplexing,TWDM)PON、点对点(point-to-point,P2P)WDM PON(P2P-WDM PON)、异步传输模式PON(asynchronous transfer mode PON,APON)、宽带PON(broadband PON,BPON),等等,以及25吉比特每秒PON(25gigabit persecond PON,25G-PON)、50吉比特每秒PON(50gigabit per second PON,50G-PON)、100吉比特每秒PON(100gigabit per second PON,100G-PON)、25吉比特每秒EPON(25gigabit persecond EPON,25G-EPON)、50吉比特每秒EPON(50gigabit per second EPON,50G-EPON)、100吉比特每秒EPON(100gigabit per second EPON,100G-EPON),以及其他速率的GPON、EPON等。还可以用于光传送网系统(Optical Transport Network,OTN)等光网络。
图1是本申请实施例的无源光网络(PON)应用场景示意图。如图1所示,无源光网络(PON)中包括光线路终端(optical line termination,OLT)、光分配网络(opticaldistribution network,ODN)以及光网络单元(optical network unit,ONU)。其中,OLT通过ODN与多个设置在用户侧的ONU连接,OLT和ONU中均包含一个或多个光模块,光模块中包括光组件(optical sub-assembly,OSA),将待传输模拟或数字信号转换成光信号进行发送,以及将光信号进行接收转换成相应的模拟或数字信号,从而实现OLT与ONU之间的高速光传输。
在光网络设备中(例如,OLT或ONU)通常设置有光组件,光组件用于进行光信号的接收和发送。上述光组件可以包括光接收组件(receiving optical sub-assembly,ROSA)、光发射组件(transmitting optical sub-assembly,TOSA)或光收发组件(bi-directionaloptical sub-assembly,BOSA)。其中,光接收组件用于接收光信号,并将光信号转换为电信号。光发射组件用于将电信号转换为光信号,并发送光信号。光收发组件既包括光接收组件的功能,也包括光发送组件的功能,即可以理解为光收发组件包括光接收组件和光发射组件。在本申请实施例中,光接收组件也可以称为光接收机。需要说明的是,本申请实施例对光模块、光组件应用的光网络设备的类型不作限定。除了OLT与ONU之外,本申请实施例中的光模块、光组件还可以应用于其它类型的光网络设备,例如,光交换机或路由器等。
图2是本申请实施例的采用晶体管外形封装(transistor outline can,TO CAN)形式封装的光接收组件10的结构示意图。如图2所示,光接收组件包括光电二极管(photodiode,PD)2、跨阻放大器(trans-impedance amplifier,TIA)3以及驱动其正常工作的电容、电阻、电感等常用电学元件。光接收组件还可以包括承载上述各元件的底座4以及用于密封及光信号耦合的管帽5、透镜等功能元件。其中,上述底座4也可以称为管座(header)。底座4上设有若干引脚6,各引脚6分别用于接电源、接地或者用于输出进行光电转换之后的电信号。底座4上的管脚6可利用金线与光电二极管2、跨阻放大器3上的信号电极进行连接,这样就可以输出光电转换后的信号。由于光电二极管接收的光比较弱,因此需要将光电二极管2产生的电信号输出到跨阻放大器3进行放大,然后通过管脚6将放大后的电信号输出。
通常地,管脚6和底座4的基底之间在电气上属于隔离状态,例如两者之间可采用玻璃胶或其他绝缘材料隔开。整个基底可以作为地线平面,并通过一个与基底连接的特殊管脚与外界地连接。外界地可以理解为大地,或者与大地连接的导体。其中,底座4上的各个元件之间也可以通过焊接实现连接。
以光接收组件设置于ONU中为例,ONU与终端设备之间(例如手机、路由器等)通常使用无线保真(wireless fidelity,WIFI)等无线通信技术进行传输,因此光接收组件通常处于复杂的电磁辐射环境中。电磁辐射对光接收组件的通信信号产生的干扰被称为电磁串扰,干扰信号也可以称为串扰信号。例如,特别在10G PON高速时代,由于10G PON信号的调制频率与5G WIFI载波为同频段(均为5GHz),因此5G WIFI信号产生的电磁串扰难以通过传统的滤波手段滤除。作为一个示例,光接收组件中产生的电信号大约为0.1微安(uA)~10uA量级,而5G WIFI信号的发射功率通常达500毫瓦(mW),比光接收组件的信号大5百万倍,极易对其造成干扰。电磁串扰对光接收组件的影响,通常用无串扰时的灵敏度与有串扰时的灵敏度的差值的所定义的功率代价来表征,普通的光接收组件,如果没有采取抗干扰措施,其干扰程度可达十几分贝(dB),严重影响系统的正常工作。因此,如何降低光接收组件的电磁串扰是业界亟待解决的问题。
在高速(如传输速率大于10G)的以太网传输系统中,光交换机、路由器等设备一般会设置光接收组件,该光接收组件也会处于较复杂的电磁辐射环境中。例如,光组件中光发射组件的高速驱动电流通常可达100mA以上,这些高速交变的电流在电路中遇到阻抗不连续就会对外发射电磁波,从而对光接收组件中产生微弱电信号(大约为0.1微安(uA)~10uA量级)形成干扰,通常这种干扰称为发射对接收的串扰,这种形式的串扰是在设计光组件、光模块时需要尽力消除和避免的;另外光交换机,路由器等设备中存在很多大功耗、大容量的交换芯片,这些芯片本身工作时就会对外产生较大的电磁辐射,此外,高速电路走线的阻抗通常难以做到完全连续,从而不可避免的会对外产生电磁辐射。所有这些电磁辐射都会光接收组件中产生微弱电信号形成干扰。因此,如何降低光网络设备中的电磁辐射对光接收组件的串扰,一直都是光组件设计的一大挑战。
针对上述问题,本申请提出了一种抗电磁串扰的光接收组件方案,通过采用特殊的抗干扰结构,减少电磁串扰对光接收组件的灵敏度的影响。
图3是本申请实施例的光接收组件10的电路示意图。如图3所示,该光接收组件10包括光电二极管(PD)2、跨阻放大器(TIA)3和底座。光电二极管2的负极与电源端VPD连接,电源端VPD用于连接电源VPD,电源VPD为光电二极管2的驱动电源。光电二极管2的正极与跨阻放大器3的输入端连接。光电二极管2用于进行光电转换,并产生电信号。由于光电二极管2输出的电流较微弱,因此光电二级管2输出的电信号通过跨阻放大器3放大,跨阻放大器3输出放大后的电信号。
图3中所示的跨阻放大器3的结构为跨阻放大器3的一个示例,跨阻放大器3例如可以包括等效跨阻32和输出缓冲器34。其中,跨阻放大器3的放大倍数通常使用等效跨阻32来表征,数值上等于跨阻放大器3输出信号的电压摆幅与输入的微弱电信号电流之比,输出缓冲器34为跨阻放大器3的输出级,用于将经跨阻放大器3放大后的信号按一定的方式输出,例如差分放大输出或简单的单端输出。跨阻放大器3还可以包括输入端、输出端(TIA OUT+,TIA OUT-)、电源端VCC和接地端(GND1,GND2)。跨阻放大器3的输入端用于接收光电二极管2输出的电信号,跨阻放大器3的输出端用于输出放大后的电信号。作为示例,跨阻放大器3的输出端可以包括差分信号输出端TIA OUT+以及TIA OUT-。跨阻放大器3的电源端VCC用于与电源VCC连接,电源VCC为跨阻放大器3的供电电源。跨阻放大器3的接地端可以接地。如图3所示,跨阻放大器3的接地端可以通过与底座(底座GND)连接的方式与外界地相接。如前文所述,上述接地端与底座连接可以指与底座的基底连接,而基底通过某个特殊管脚与外界地连接。
图3中还示出了串扰信号和正常信号的回流路径。如图3所示,根据进入光接收组件10的串扰信号的来源不同,电磁串扰可以包括三种类型的串扰信号。第一种类型为通过光电二极管2的电源端VPD进入信号回路的串扰信号,第二种类型为通过跨阻放大器3的电源端VCC进入信号回路的串扰信号,第三种类型为通过地(GND)进入到信号回路的串扰,例如可以理解为通过底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端进入到信号回路的串扰信号。上述三种串扰信号对正常信号造成了干扰,因此在设计电路时应尽量过滤掉这些串扰信号。
作为一个示例,图4示出了一种抗电磁串扰的解决方案。如图4所示,光接收组件10中包括第五滤波器件15和第六滤波器件16,第五滤波器件15的第一端与电源端VCC连接,第五滤波器件15的第二端与底座连接。第五滤波器件15可以用于过滤来自电源端VCC的串扰信号。第六滤波器件16的第一端与电源端VPD连接,第六滤波器件16的第二端与底座连接。第六滤波器件16可以用于过滤来自电源端VPD的串扰信号。
但是,图4的电路并不能处理从底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端进入到信号回路的串扰信号。例如,串扰信号可以通过第五滤波器件15的下表面进入到信号的回流路径中,或者可以通过第六滤波器件16的下表面进入到信号的回流路径中,或者可以通过底座地(底座GND)以及跨阻放大器3的接地端进入信号回流路径中。串扰信号经跨阻放大器3放大,和正常信号混在一起输出,对电路串扰影响较大。尤其对于10G PON系统,5G WIFI进行串扰的信号的频率与该系统的正常的信号的频率一致,该串扰信号难以在后面的电路中滤除。
在一种可能的方案中,可以在光接收组件10的外面增加一个电磁屏蔽罩,进一步降低功率代价,以保证系统正常工作。但这一方面增加了成本,另一方面由于屏蔽罩结构尺寸较大,从而使得整个光接收组件10的尺寸增加,难以满足紧凑型场景的需求。
为了解决上述问题,本申请还提出了一种抗电磁串扰的解决方案,能够减少来自地的串扰信号。图5是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。
如图5所示,光接收组件10包括光电二极管2、跨阻放大器3以及第一滤波器件11。其中光电二极管2和跨阻放大器3的连接关系与图3相同,为了简洁,此处不再赘述。在图5中,跨阻放大器3的第一接地端(GND1)用于与外界地连接,跨阻放大器3的第二接地端(GND2)与第一滤波器件11的第一端连接,第一滤波器件11的第二端与外界地连接。换句话说,所述第一滤波器件11设置于外界地与跨阻放大器3的第二接地端(GND2)之间,采用这种结构可以有效地滤除来自地的串扰信号。
在本申请实施例中,跨阻放大器3的第一接地端(GND1)接外界地,以实现直流接地。另外跨阻放大器3的第二接地端(GND2)与外界地之间设置第一滤波器件11,以实现交流接地,该第一滤波器件11能够滤除来自地的电磁串扰信号,从而能够提高光接收组件10的抗电磁干扰性能。
需要说明的是,跨阻放大器3包括一个或多个接地端,对于仅含一个接地端的跨阻放大器3,也可通过扩展方式(例如一个接地点焊多根线到地等方式)获得多个接地端的效果。跨阻放大器3的多个接地端可划分为多个第一接地端(GND1),多个第二接地端(GND2)。例如跨阻放大器可以包括一个或多个输入级接地端、一个或多个输出级接地端,还可以包括一个或多个中间级接地端,中间级接地端可以指功能上位于输入级和输出级之间的接地端。这些不同的接地端出于性能以及跨阻放大器芯片内部布局的需要通常分别位于跨阻放大器3的不同物理位置,不同的接地端之间存在一定的电路参数,例如电感,电容,电阻等,因此这些接地端不能统一合并描述为一个。在本申请中,第一接地端和第二接地端表示的是跨阻放大器3上任意2个或2组物理位置上不同的接地端,跨阻放大器可以包含一个或多个第一接地端、一个或多个第二接地端。
例如,如图6所示的跨阻放大器包含1个输入接地端301,2个输出级接地端302、303,可划分的第一接地端和第二接地端方案如下:
1)301为第一接地端,302、303组合在一起为第二接地端。
2)301、302组合在一起为第一接地端,303为第二接地端。
3)301为第一接地端,302为第一接地端,303为第二接地端。该方案中301、302分别作为独立的第一接地端,即301、302都是第一接地端。
4)301为第一接地端,302为第二接地端,303为第二接地端。该方案中302、303分别作为独立的第二接地端,即302、303都是本申请所述第二接地端。
5)301为第二接地端,302、303组合在一起为第一接地端。
6)301、302组合在一起为第二接地端,303为第一接地端。
7)301为第二接地端,302为第二接地端,303为第一接地端。该方案中301、302分别作为独立的第二接地端,即301、302都是第二接地端。
8)301为第二接地端,302为第一接地端,303为第一接地端。该方案中302、303分别作为独立的第一接地端,即302、303都是本申请所述第一接地端。
可见,跨阻放大器3可以有多种第一接地端(GND1)、多种第二接地端(GND2)的划分方式。跨阻放大器3的一个或多个第一接地端(GND1)分别用于接直流地(外界地),跨阻放大器3的一个或多个第二接地端(GND2)分别用于接交流地(分别通过滤波器件(如第一滤波器件11)接地),需要说明的是,第一滤波器件11可以包含多个独立的滤波器,每个滤波器分别与第二接地端(GND2)连接。
进一步的,图7是本申请对于跨阻放大器3的第一接地端(GND1),第二接地端(GND2)的划分方案的一个示例,其中将具有相同功能的输入接地端401、402组合在一起作为第二接地端(GND2),将具有相同功能的中间级接地端403、404组合在一起作为第二接地端(GND2),将具有相同功能的输出级接地端405、406组合在一起作为第一接地端(GND1)。第二接地端(GND2)与第一滤波器件111连接,第二接地端302(GND2)与另一个第一滤波器件112连接,接地端401、402在跨阻放大器3中的功能相同,物理位置靠近,共同与第一滤波器件111连接,可在减少第一滤波器件的使用、降低成本的同时,实现接地端401、402的电磁干扰噪声的滤除,从而具有优化抗电磁干扰性能。同理,接地端403、404在跨阻放大器3中的功能相同,物理位置靠近,共同与第一滤波器件112连接,也具有优化的抗电磁干扰性能。如图7所示,跨阻放大器3的输入级接地端和中间级接地端均作为第二接地端(GND2)与第一滤波器件(111,112)连接,可以滤除输入级接地端、中间级接地端的电磁干扰噪声,从而增强抗电磁干扰性能。需要说明的是,若使用跨阻放大器3的输出级接地端作为第二接地端(GND2)与第一滤波器件111连接,也可以滤除输出级接地端的电磁干扰噪声,从而增强抗电磁干扰性能。从而,可以理解为,跨阻放大器3的第一接地端(GND1)用于接直流地(外界地),跨阻放大器3的第二接地端(GND2)用于接交流地(通过滤波器件接地),只要确保跨阻放大器3的直流地足够满足性能要求,跨阻放大器3的其他所有接地端均可以与第一滤波器件(11,111,112)连接,滤除相应接地端的电磁干扰噪声,从而增强抗电磁干扰性能。进一步地,使用跨阻放大器3的输入级接地端作为第二接地端(GND2),可以在跨阻放大器3的输入级,也即跨阻放大作用之前对来自地(底座地、跨阻放大器3的接地端)的电磁串扰信号进行滤除,可以避免串扰信号经过跨阻放大器的放大作用而增强电磁串扰的影响,从而优化抗电磁干扰性能。
可选地,光接收组件10包括底座,底座可以连接外界地。光接收组件10内部的相关元件可以通过底座与外界地连接。例如,跨阻放大器3的第一接地端(GND1)通过光接收组件10的底座连接外界地,第一滤波器件11的第二端通过光接收组件10的底座连接外界地。或者,光接收组件10内部的相关元件还可以直接与外界地连接。
可选地,第一滤波器件11可以是大容值的滤波器件。在一个示例中,第一滤波器件11的容值可以为100皮法(pF)或者大于100pF。底座连接的外界地可以指单板的大地。在底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端上集聚的串扰信号的寄生参数小,泄放快。串扰信号在短时间内聚集,具有脉冲式的特点。通过第一滤波器件11的大容值作用可以吸收隔离来自底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端的串扰信号,从而能够滤除来自地的电磁串扰。
可选地,可以设置第一滤波器件11在串扰信号频段的散射参数较大,从而使得第一滤波器件11对串扰信号有较强的滤波作用。例如,可以设置第一滤波器件11在串扰信号的散射参数大于20dB。
可选地,在图5的基础上,本申请实施例的光接收组件10还具有各种变形,其均落入本申请实施例的保护范围。例如,在一些变形中,光接收组件10还能进一步的滤除来自电源端VPD的串扰信号,或者滤除来自电源端VCC的串扰信号,或者还能实现其他功能。下面将结合附图继续介绍本申请实施例的光接收组件10。
可选地,在本申请各个实施例中,跨阻放大器3的电源VCC和光电二极管2的电源VPD可以是同一个外部电源,也可以是不同的外部电源。例如,如图8所示,跨阻放大器3的电源端VCC和光电二极管2的负极可以与同一外部电源VCC连接。在这种情况下,光接收组件10可以与一个外部电源连接,该外部电源同时为跨阻放大器3和光电二级管2供电。
又或者,在本申请各个实施例中,如图9所示,跨阻放大器3的电源端VCC可以与外部电源VCC连接,跨阻放大器3的内部可以包括电压调节模块(图中未示出),所述电压调节模块与跨阻放大器3的电源端VCC连接,所述光电二级管2的负极与所述电压调节模块连接。所述电压调节模块可以对输入电压进行转换,并产生转换后的输出电压。所述电压调节模块相当于光电二级管的电源VPD。在这种情况下,跨阻放大器3的供电电源为外部电源,光电二级管通过跨阻放大器3的内置电压调节模块供电。可选地,所述电压调节模块也可以称为内置电源模块或者电压调节器、电压转换器等。
可选地,本申请各个实施例中的滤波器件,例如第一滤波器件11以及下文中的第二滤波器件12至第六滤波器件16,可以指能够对特定电磁串扰频带实现滤波功能的器件。滤波器件可以包括有源滤波器件和/或无源滤波器件。图10示出了本申请实施例中的滤波器件的示意图。如图10中的(a)所示,滤波器件可以包括电容。如图10中的(b)所示,滤波器件可以包括电容和电阻,或者还可以包括其他集成器件。如图10中的(c)所示,滤波器件可以包括电容和电感,或者还可以包括其他集成器件。如图10中的(d)所示,滤波器件可以由多个电容串联形成。如图10中的(e)所示,滤波器件可以由多个电容并联形成。图10中的电容或电感可以是利用打线形成的结构。可以理解的是,本申请各个实施例中的滤波器件,不限于上述各示例中的器件,还可以为其他形式,只要能够对特定电磁串扰频带实现滤波功能的器件,都可以理解为本申请各个实施例中的滤波器件。
图11是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。如图11所示,除第一滤波器件11之外,光接收组件10还可以包括第二滤波器件12。第二滤波器件12的第一端与光电二极管2的负极连接,第二滤波器件12的第二端与第一滤波器件11的第一端连接。换句话说,所述第二滤波器件12设置于光电二级管2的负极与第一滤波器件11之间。由于光电二级管2的负极用于与电源端VPD连接,因此也可以认为第二滤波器件12设置于电源端VPD与第一滤波器件11之间。第二滤波器件12和第一滤波器件11可以过滤来自光电二级管2的电源端VPD的串扰信号。
另外,第二滤波器件12、光电二极管2以及跨阻放大器3还可以形成独立的信号回路,使得高频信号的回流路径不经过底座。不仅抑制了源自电源的电磁串扰,还隔离吸收了源自底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端的电磁串扰,从而实现了光接收组件10的整个跨阻放大回路对电磁串扰的全路径隔离,提升了抗电磁串扰的性能。
在一个例子中,第二滤波器件12在串扰信号频段的散射参数可以尽可能设置的较大,从而使得第二滤波器件12对串扰信号有较强的滤波作用。例如,第二滤波器件12在串扰信号的散射参数可以大于20dB。
图12是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。如图12所示,光接收组件10包括第一滤波器件11和第三滤波器件13。第三滤波器件13的第一端与跨阻放大器3的电源端VCC连接,第三滤波器件13的第二端与跨阻放大器3的第二接地端(GND2)连接。换句话说,第三滤波器件13设置于跨阻放大器3的电源端VCC与跨阻放大器3的第二接地端(GND2)之间。由于跨阻放大器3的电源端VCC用于与电源VCC连接,跨阻放大器3的第二接地端(GND2)与第一滤波器件11的第一端连接,因此也可以认为第三滤波器件13设置于电源VCC与第一滤波器件11之间。第一滤波器件11和第三滤波器件13可以过滤来自电源端VCC的串扰信号。
另外,第三滤波器件13、跨阻放大器3还可以形成独立的信号回路,使得高频信号的回流路径不经过底座。不仅抑制了源自电源的电磁串扰,还隔离吸收了源自底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端的电磁串扰,提升了抗电磁串扰的性能。
可选地,第三滤波器件13可以是大容值的滤波器件。在一个示例中,第三滤波器件13的容值可以为100皮法(pF)或者大于100pF。第三滤波器件13采用大容值器件,从而能够更快地滤除来自地的电磁串扰。
可选地,第三滤波器件13在串扰信号频段的散射参数可以设置的较大,从而使得第三滤波器件13对串扰信号有较强的滤波作用。例如,可以设置第三滤波器件13在串扰信号的散射参数可以大于20dB。
可选地,如图13所示,图12中的光接收组件10也可以包括第二滤波器件12,第二滤波器件12的连接关系以及功能与前文相同,此处不再赘述。
图14是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。如图14所示,光接收组件10包括第一滤波器件11、第二滤波器件12、第三滤波器件13以及第四滤波器件14。其中,所述第四滤波器件14的第一端与第三滤波器件13的第二端连接,第四滤波器件14的第二端与外界地连接。换句话说,第四滤波器件14设置于第三滤波器件13与外界地之间。第四滤波器件14可以用于过滤来自地的电磁串扰。在本申请实施例中,第一滤波器件11至第三滤波器件13的功能与前文中相同或相似,此处不再赘述。
可选地,由于第三滤波器件13的第二端与跨阻放大器3的第二接地端(GND2)连接,因此第四滤波器件14的两端的连接关系可以与第一滤波器件11相同。具体地,由于跨阻放大器3的第二接地端(GND2)可以包括一个或多个接地端,因此,第一滤波器件11和第四滤波器件14可以连接跨阻放大器3中的同一接地端,也可以连接跨阻放大器3中的不同接地端。在第一滤波器件11和第四滤波器件14连接的第二接地端(GND2)为跨阻放大器3中的不同接地端的情况下,上述第一滤波器件11和第四滤波器件14可采用不同的滤波器件实现。而在第一滤波器件11和第四滤波器件14连接的第二接地端(GND2)为跨阻放大器3中的同一接地端的情况下,第一滤波器件11和第四滤波器件14可以为同一滤波器件(例如图13)。例如,第一滤波器件11和第四滤波器件14可以使用同一电容实现,也可以使用多个电容实现。例如,若第一滤波器件11的容值为100pF,第四滤波器件14的容值为100pF,则可以在跨阻放大器3的第二接地端(GND2)和外界地之间设置一个200pF的电容,或者也可以在跨阻放大器3的第二接地端(GND2)和外界地之间并联两个100pF的电容,或者也可以采用其他方式实现。
在本申请实施例中,第一滤波器件11和第二滤波器件12可以过滤来自光电二级管2的电源端VPD的串扰信号。第三滤波器件13和第四滤波器件14可以过滤来自电源端VCC的串扰信号。另外,第二滤波器件12、光电二极管2以及跨阻放大器3可以形成独立的信号回路。第三滤波器件13、跨阻放大器3也可以形成独立的信号回路。这两个独立信号回路使得高频信号的回流路径不经过底座。不仅抑制了源自电源的电磁串扰,还隔离吸收了源自底座地(底座GND)或跨阻放大器3的接地端的电磁串扰,提升了抗电磁串扰的性能。
图15是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。如图15所示,光接收组件10包括第一滤波器件11、第二滤波器件12以及第五滤波器件15,第五滤波器件15的第一端与跨阻放大器3的电源端VCC连接,第五滤波器件15的第二端与外界地连接。换句话说,第五滤波器件15设置于跨阻放大器3的电源端VCC以及外界地之间。第五滤波器件15可以用于抑制来自电源端VCC的串扰信号。
可选地,如图15所示,光接收组件10还包括第六滤波器件16,第六滤波器件16的第一端与光电二级管2的负极连接,第六滤波器件16的第二端与外界地连接。换句话说,第六滤波器件16设置于光电二极管2的负极与外界地之间。由于光电二级管2的负极与电源端VPD连接,因此也可以认为第六滤波器件16设置于光电二级管2的电源端VPD与外界地之间。第六滤波器件16可以用于滤除来自光电二级管2的电源端VPD的串扰信号。
可选地,图5至图14中所示的任一光接收组件10中均可以包括第五滤波器件15和/或第六滤波器件16。
图16(a)和图16(b)示出了图15中的光接收组件10的信号回流路径的示意图。其中,图16(a)示出了来自电源端VCC或电源端VPD的串扰信号,图16(b)示出了来自地(底座GND)的串扰信号。如图16(a)和图16(b)所示,源自电源端VCC的串扰信号可以通过第五滤波器件15滤除。源自电源端VPD的串扰信号可以通过第六滤波器件16滤除。源自电源端VPD的串扰信号还可以通过第一滤波器件11和第二滤波器件12滤除。第二滤波器件12、光电二极管2和跨阻放大器3形成一个独立的信号回路。由于第一滤波器件11隔离了来自地的串扰信号,使得串扰信号不会进入上述信号回路中,因此很好的抑制了来自地的电磁干扰。
对于来自地的大部分串扰信号,可以通过第一滤波器件11滤除。但还有一小部分来自地的串扰信号可以通过第五滤波器件15滤除。由于跨阻放大器3内部的VCC电源线路对高频串扰具有很好的滤波作用,因此在这部分串扰信号进入到跨阻放大器3之后,可以由跨阻放大器3内部的VCC电源线路对其进行滤除。还有一小部分来自地的串扰信号通过第六滤波器件16进入到VPD供电回路中,这部分串扰信号可以通过第一滤波器件11和第二滤波器件12滤除。
图15、图16(a)和图16(b)所示的光接收组件10对来自电源端VPD、电源端VCC以及来自地的串扰信号具有良好的滤除能力,提高了光接收组件10的抗电磁干扰能力。
图17是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。其中,图17中的光接收组件10包括第一滤波器件11至第六滤波器件16。图17中的各滤波器件的连接方式与前述实施例中的相同,为了简洁,此处不再赘述。
图18(a)和图18(b)是图17中的光接收组件10的信号回流路径的示意图。其中,图18(a)示出了来自电源端VCC或电源端VPD的串扰信号,图18(b)示出了来自地(底座GND)的串扰信号。如图18(a)和图18(b)所示,源自电源VCC的串扰信号可以通过第五滤波器件15滤除。源自电源端VPD的串扰信号可以通过第六滤波器件16滤除。源自电源端VPD的串扰信号还可以通过第一滤波器件11和第二滤波器件12滤除。第二滤波器件12、光电二极管2和跨阻放大器3形成一个独立的信号回路。另外,第三滤波器件13、跨阻放大器3也形成独立的信号回路,由于第一滤波器件11和第四滤波器件14隔离了来自地的串扰信号,使得串扰信号不会进入上述两个信号回路中,因此很好的抑制了来自地的电磁干扰,从而提高了电磁串扰的滤除能力。
来自地的一小部分串扰信号还可以通过第五滤波器件15进入到电源VCC供电回路中,这部分串扰信号可以通过第三滤波器件13和第四滤波器件14滤除。还有一小部分来自地的串扰信号通过第六滤波器件16进入到VPD供电回路中,这部分串扰信号可以通过第一滤波器件11和第二滤波器件12滤除。
图19是本申请又一实施例的光接收组件10的电路示意图。图19的光接收组件10与图17相似,其区别在于,图19中不包括第四滤波器件14,或者也可以理解为第一滤波器件11和第四滤波器件14合并为同一滤波器件。
下文结合图20和图21,继续介绍本申请对应的TO CAN封装的光接收组件10的实施例。
图20是图15中的光接收组件10的TO CAN封装的结构示意图。如图20所示,光接收组件10包括电源VCC引脚、电源VPD引脚、跨阻放大器3的差分输出端TIA OUT+引脚和TIAOUT-引脚。另外,底座的整个基底作为地线与接地引脚(图中未示出)连接。具体地,电源VCC引脚、第五滤波器件15上表面以及跨阻放大器3的电源端可以通过绑线连接。其中,图20中的实线表示各器件之间的连接关系(即绑线),虚线用于标识各元件的附图标记。第五滤波器件15下表面与底座地GND通过导电胶或焊接连接。电源VPD引脚、第六滤波器件16的上表面、第二滤波器件12的上表面通过绑线连接。第二滤波器件12的上表面与光电二极管2的负极(下表面)通过导电胶或焊接连接。光电二极管2的正极与跨阻放大器3的输入端IN通过绑线连接。第一滤波器件11上表面与第二滤波器件12下表面可以通过导电胶或焊接连接,第一滤波器件11下表面与底座地(底座GND)可以通过导电胶或焊接连接,跨阻放大器3的第一接地端(GND1)与底座地(底座GND)连接,跨阻放大器3的第二接地端(GND2)与第一滤波器件11的上表面可以通过绑线连接。
图21是图18的光接收组件10的TO CAN封装的结构示意图。与图20相比,图21中的光接收组件10还包括第三滤波器件13,为了简洁,图21中与图20中结构相同或相似的部分,此处不再赘述。其中,图21中的实线表示各器件之间的连接关系(即绑线),虚线用于标识各元件的附图标记。可选地,跨阻放大器3的上表面可以覆盖一层导电物质,该导电物质与跨阻放大器3的接地端连接。该接地端可以包括跨阻放大器的第一接地端(GND1)和/或第二接地端(GND2)。因此,上述各个器件可以通过连接到跨阻放大器3的上表面的导电物质,实现与跨阻放大器3的接地端连接。该导电物质也可以称为接地镀层。VCC引脚与第一滤波器件11的上表面、第三滤波器件13的上表面以及跨阻放大器3的电源端通过绑线连接。第三滤波器件13的下表面与跨阻放大器3的上表面的接地镀层通过导电胶或焊接的方式连接。
上文中结合图20和图21描述了本申请实施例的两种光接收组件的CO CAN封装的结构,本领域技术人员能够理解,本申请实施例的其他光接收组件也可以采用类似的结构实现,为了简洁,此处不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到,为描述的方便和简洁,上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程,可以参考前述方法实施例中的对应过程,在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的系统、装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述单元的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,装置或单元的间接耦合或通信连接,可以是电性,机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种光接收组件,其特征在于,包括光电二极管、跨阻放大器和第一滤波器件,其中,
所述光电二极管用于将光信号转换为电信号,所述光电二级管的正极与所述跨阻放大器的输入端连接,所述光电二极管的负级用于连接电源;
所述跨阻放大器用于放大所述光电二极管输出的电信号,所述跨阻放大器的电源端用于连接电源,所述跨阻放大器的第一接地端用于连接外界地;
所述第一滤波器件的第一端与所述跨阻放大器的第二接地端连接,所述第一滤波器件的第二端用于连接外界地。
2.如权利要求1所述的光接收组件,其特征在于,还包括底座,所述底座用于连接外界地,所述跨阻放大器的第一接地端通过所述底座连接外界地,所述第一滤波器件的第二端通过所述底座连接外界地。
3.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,还包括第二滤波器件,所述第二滤波器件的第一端与所述光电二极管的负级连接,所述第二滤波器件的第二端与所述第一滤波器件的第一端连接。
4.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,还包括第三滤波器件,所述第三滤波器件的第一端与所述跨阻放大器的电源端连接,所述第三滤波器件的第二端与所述跨阻放大器的第二接地端连接。
5.如权利要求4所述的光接收组件,其特征在于,还包括第四滤波器件,所述第四滤波器件的第一端与所述第三滤波器件的第二端连接,所述第四滤波器件的第二端与外界地连接。
6.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,还包括第五滤波器件,所述第五滤波器件的第一端与所述跨阻放大器的电源端连接,所述第五滤波器件的第二端与外界地连接。
7.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,还包括第六滤波器件,所述第六滤波器件的第一端与所述光电二极管的负极连接,所述第六滤波器件的第二端与外界地连接。
8.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述第一滤波器件的容值大于100皮法pF。
9.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述第一滤波器件在串扰信号频段的散射参数大于20分贝dB。
10.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述第一滤波器件包括电容。
11.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述跨阻放大器的第二接地端包括所述跨阻放大器的输入级接地端。
12.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述跨阻放大器的电源端与所述光电二极管的负极用于连接同一个外部电源。
13.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述跨阻放大器的电源端与所述光电二极管的负极用于连接不同的外部电源。
14.如权利要求1或2所述的光接收组件,其特征在于,所述跨阻放大器的电源端用于连接外部电源,所述跨阻放大器包括电压调节模块,所述电压调节模块与所述跨阻放大器的电源端连接,所述光电二级管的负极用于连接所述电压调节模块。
15.一种光收发组件,其特征在于,包括如权利要求1至14中任一项所述的光接收组件。
16.一种光模块,其特征在于,包括如权利要求15所述的光收发组件。
17.一种光网络设备,其特征在于,包括如权利要求16所述的光模块。
18.如权利要求17所述的光网络设备,其特征在于,所述光网络设备为光线路终端OLT或光网络单元ONU。
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