TWI360964B - Serialization/deserialization for use in optoelect - Google Patents

Description

1360964 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 .本發明係關於用於高速資料傳輪之 m -L· u - '、、、先及裝置，尤其係關於 一種具有共旱魏的驗高速資料_之_及裝置 效地對來自於主機（如媒體接入控制麥f 、.、 ’、； T , 一 制裝置，讯框器或前向錯誤更 正疼理裔）之多個資料訊號進行處理。 ' 【先前技術】 電腦與網路技術已然改變了這個世界嘴著透過網路進行通 訊之消息触日倶增’高速籠已變料妓要。錄高速資料 傳送網路依光辄”以及敏之健，從耐光纖上以光 學訊號之形式傳輸並接收數位資料。因此，小至小型局部區域網 路’大至網_路之樞鏈路，光學網路已叙地朗於高速網路。 、典型地，在上述網路帽料傳輸須透過-光學發射機（此處 v及如·-電光換能器）而執行，上述光學發射機可例如：一雷 射為或-發光二極體（Light Emitting Di〇de ; led )。當由電流經 過時’該電光換能||發^光，且所發出光之強度為電流大小之函 數。貝料之接收通常透過光學接收機（此處涉及如：—光電換能 益）而執行，上述光學接收機可以為一光電二極體。^匕光電換能 裔接收光而產生-電流，且所產生電流之大小為所接收光強度之 函數。上述電光換能器與錢換能H通常被整合於-光電設備， 如—光學收發器。 1360964 在很多光電裝置結構中，於光纖上傳送光訊號之信令率高於 從應用電訊號之線路卡接收電訊號之信令率。這種信速率之差里 需要上述設備在較高之光學資料率與較低之電資料率之間進行轉 化。此種裝置之範例如符合300插腳多重來源協議（MSA)外形 格局標準或XENPAK (萬兆以太網路介面收發器積體封幻外形 格局標準之裝置。執行上述功能之積體電路元件被稱為串化器或 解串化器，通常也被稱為串化器/解串化器。 上述串化器/解串化器之串化器部分接收來自於線路卡具有一 第-信令率之兩路或多路並行資料訊號並以第二訊號速率輸出一 路或多路串行資料訊號。雖然輸出串行資料訊號所傳送之資料之 總量不變，但是輸出串行資料信令之數量通常小於輸人之並行資 料U之數里。因此’上述並行資料訊號其中之—之訊號率低於 串行貢料訊歉峨率。為了完成上述賴，上料化器係包含： 令脈與資料A原換組（cl〇ck and data recovery ; CDR)和/或延 遲鎖定迴路(delay lGek lGGp; DLL )_於在各輸人f騎路() 上接收來自線路卡之資料。上述串化器通常係包含：一時脈倍增 單元（dock multiplier触；CMU)，係用於合成串行資料訊號率 所需之高速率時脈.；以及—多卫器，該多工器之比率為Μ]，係 f於對職輸人並行資料通路進行多玉操作為-輪出串行訊號。 田串U% Μ個輸人並行資料訊號為—個輸出串行資訊訊號 時’亚行育料號率為串行資料訊號率之_。誠然，上述μ條 1360964 輸入並行資料通路也可被複用於x條輪出串行資料通路上， X小於Μ ’在這種狀对並㈣料喊⑽串行資料訊號率之 細。此處〆單訊道串化^係為對多訊道訊號執行多工 .使其成為單赠赠之串㈣，啊，〃纽道串化器〃、 多訊道峨執行h操作使其成林少於兩路喊之少數 號之串化器。 、讯 上述串化器/解串化器之解串化器部分所執行之功能與由串化 器職行之魏減。簡串化B部分係包含-輸人時脈資 原器該k脈貝料復原器係用於對串行資料流時脈進行復原 解串化器部分還可包含—輸人觸發器，其中，上述串行資料按二 脈被輸入該輸人觸發器、。之後，配置_ 1:M (或χ:Μ)解多工器了 备、用於對-個（或又個）串行資料流進行解多工操作以使1成為 電子㈣流。―〃單訊道解串儲〃係指―解串化器，“ 對一=路輸入訊號進行解多工操作以使其成為多個訊號，且該解 二匕器通常包含-單個時脈資料復原器，此外多訊道解串化 係4曰解_化盗’用於對多個輸入訊號進行解多工操作以使 ，成為數量更彡之峨，且賴串化llitf包含複數個時脈資料 j原器’其中上述時脈資料復原器之個數取決於輸入訊號之數 θ而要'主思’當—串化器/解串化器可分別在多路訊號與單路訊 '或夕.數號與少數訊號之間進行轉換時，可為該串化器/解串化 态配置圖中所標識出"單訊道，，以及，，多訊道 其他找裝Ϊ結構應財，在域上傳⑼減之信令率與 在2線針接故電訊號之信令率相同，所以不需要一串化器/解串 化=在-高光學資料率與—低電資料率之間進行轉換。例如，可 同時使用百億位元串列電子介面標準與百億位元小型插拔式標 準。上述每秒百餘元之小尺寸可減式介面鮮具有一單路每 ，秒百億位元電㈣流’倾—單路腦絲·流具有映射關 •係。此裝置可用—位於電-光方向上之-單時脈資料復.原器以及 • 一位於光—電方向上之一單時脈資料復原器實現。 —當對於絲網路巾兩_:倾傳輸速度之要求提高時，業界 已喊出和/或發展單訊道裝置結構與纽道裝置結構，其中包 •含有-較高速絲訊道或具魏高之集合賴之多錄低速光學 .訊這。#各絲訊道資料率不同於各電訊道資料率時，依據光學 贿之數量以及其他因素上述裝置結構需要一多訊道串化器/解串 化器或-單訊道串化器/解串化器。此外，多訊縣置結構需要複 #數個夕訊道串化益/解串化器或複數個單訊道串化器/解串化器。當 =光錢道之貧群與各輯道之資料率㈣時，上述裝置結構 ^一多訊道時脈資料復原器功能還是一單訊道時脈資料復原器 力月匕@樣決定於光學訊道之數量。此處，一多訊道時脈資料復 厚器^脈資祕原器魏係指—時脈復衫，該時脈資料 復可為複雜㈣訊道復原咖^及紐，趟供相同數量 、、二仅原之射4訊道。減，—單訊道時脈資料復原器或時脈資料 ^00964 復原器功能係指一時脈資料復原器可為—條 及資料’並提供一條經復原之資料'訊道。 “無論對於單訊道而言毅多訊道而言，實現多串化器之習知 技蟄係為’ N次重複使用上述標準串化器結構（例如.其中a 針對於N條光學訊道中之每—條），並需要耗f n倍的麵積。

貢料訊道復原時脈以 同樣’實現多訊道時脈復原器之f知技藝需N次重複使用上 述標隼時脈資料復原器結構，並需要耗_倍的㈣積。 【發明内容】 、 ¥於以上所述之問題’本發明之—㈣在於提供—種用於高 逮貢料傳輸之魏以及裝置。尤其地，本發明實施例使得串化器 陣列或多訊道時脈資料復原器具有共享功能。由此，降低了包含 有上述串化时列和/或多訊道時脈資料復原器之積體電路之大小 以及成本。 本發明之另一目的在於提供—種高效串化器陣列，係包含兩 個或更多串化諸組。射各串化^模組係包含：―輸入級，係 用於接收錢絲自於域之並行倾喊；—先人先出陣列， 係用於接收經復紐之資料訊號；以及，H，侧於使並 二的域原後之資料訊號串化為—路或多路串化資料訊號。該高 ^串化θ陣朋07包含—時脈倍增單元，接收—參考時脈並用該 考τ脈口成用於路或多路串化資料訊號之具有較高訊號率 了脈.fl號上述單個日儀倍增單元之功能透過向串化器模組供 1360964 應具有較高m號率之時脈訊號而被各串化器模組所共享。 本發明之又-目的在於提供—多訊道時脈㈣復原電路，係 包含兩個或更辦脈資料復原器模組，各時脈資料復原器模組係 包含-頻賴取迴路。該頻率獲取迴路翻_參考時脈對輸入資 料訊號之鮮進行較。#麟頻料_，該㈣獲取模組從 各輸入資料訊號中獲取資料。 本發明之優點以及特性將透過以下說明書及申請專利範圍令 得到理解’或在下頌述本發狀實際應財得知。 【實施方式】 廿& 、‘，° σ…，…β个贫叼炙較佳實施例作詳細說明 ，、卜所結合之圖賴騎施例之示紐表示，耻不可據此: 本發:月:申請專利範圍進行限定，且圖中之元件並非按比例書出 ,。構;發:係:實現於各種透過光電設備傳輪並接收資料:系， 件。其中光電子設備之例子包含作不僅2 .先組件以及物 _ ^ ^ 仁不僅僅限制於：詢答機 f發機、發賴和/或魏機。本翻係縣效之光電 f，=置中各組件分享對多路電子資料通路： 存區域轉、廣_路_路之中。本㈣之驗;_ ^、儲 賴使用之構成要件之光钱置 > I用於當 術、50G或動〇信號而不^技在未來被發展至應用於 . 不。但是應當轉，對於本領 1360964 域的普通技術人員而言，該光電裝置並非必須符合標準化構成要 -素之規定並且不必按一指定設計對其型號與配置加以限定。 範性作業瑷_ 「第1圖」為本發明中可應用之多訊道光學收發器100,以及 該多訊道光學收發器100、主機150、光纖電纜160以及光纖電纜 、 170之間相互作用之示意圖。但此處僅透過圖示對多訊道光學收發 • 器100進行描述’而並非對本發明之範圍加以限定。具體而言， • 用於一種多路傳送技術之某些組件對於另一種多路傳送技術而言 也許是不必要的。例如，在本實施例中’當上述多訊道光學收發 為 1〇〇 執行波分複用技術（wavelength division multiplexing ; 響⑷，從而透過單模的光纖電纜（single mode fibre ; SMF) 160、 • 170傳送並接收多路資料時，需要一光學多工器（MUX)，係用於 傳輸光訊號；以及，一光學解多工器（DEMUX)，係用於接收光 訊號。但是’本發明還用於執行其他多路傳送技術之多路收發器， •所述其他多路傳送技術例如包含有差分相移鍵控（differential ' quadrature Phase shift keying ; DQPSK〕之正交多工多路傳送技術 - 以及並行光學多路傳送技術。此外，本發明可用於單路收發器。 由此光纖電繞160、170還可包含有多模光纖（伽私咖如细沈； mmf) ’並行帶狀光纖等。 在進行作業期間，多訊道光學收發器100可從一主機15〇接 收十汛道的並行電子資料流· 1⑽，進而將挾帶資料之五路光學訊 11 1360964 號运至上述單模的光纖電纜16〇 取控制器（media

訊號被供應至五條發射訊道巾（每兩路電子訊號佔用 ’其中上述主機150可以為媒體存 ^VtAC)卡或訊框器。上述十路電 攸^五路光學訊號之料進行發射，其巾各雜輸訊道係包含 一Φ化$ 驅動器以及—電光換能器。更具體而言，十路電子 '訊破被供應至串化器陣列112，串化器陣列中各串化器對兩路電訊 *號進行串化以使之成為一路輸出電訊號。誠然，串化器陣列m ·.+各串化器可為能夠接收任意數量之多路輸入電訊號並輸出一路 或多路串化訊號之單路❹路串化器。因此，本發明之範圍並不 僅限於可使兩路電訊號串化為一路電訊號之串化器。 當十路電訊號被串化為五路電訊號之後，該五路電訊號被供 ‘ 應至調變驅動器陣列114,該調變驅動器_114對電光換能器陣 列116進行驅動從而發射五路光訊號，該五路光訊號對上述五路 電訊號中所挾帶之資訊進行描述。其中，每個電光換能器係包含

emitting laser ; VCSEL)，一冷卻式或非冷卻式外部調變雷射器 (externally modulated laser ; EML)，以及一具有波長控制器 (丽docker)之外部調變雷射器，一法布立_拍若（Fabruy_per〇t) 雷射器，一發光二極體（light emitting diode ; LED)等等。雖然也 可應用其他的配置’光源以及材料，但是在本實施方式中，電光 換能器陣列H6只包含-外部調變雷射器陣列，該陣列係配置為 由組裝於單一半導體組件上之五個外部調變雷射器。 (thermoelectric cooler ； TEC) 117 ^ 電光換能器陣列116，該熱電冷卻II 117，係用於穩定各換能器所 發出之波長同時對各換能器所擴散之能:量加以吸收。 由於本實施例制了波分拥技術，所以透過上述電光換能 盗陣列116所發出之五路光訊號各佔用一條具有指定波長之訊 道。在一實施例中，上述波長可以在國際電訊聯盟通訊標準部門 (ITU—U)推薦意見g.694.1中所規定之200千兆赫（GHz)高 岔度分波多工技術（dense wavelength division multiplexing ; DWDM)網格中進行選擇，並且上述電光換能器陣列116可以產 生具有選定波長上光訊號。該電光換能器陣列116係耦合於一高 岔度分波多工技術多工器.118 ’並且經由電光換能器陣列116所發 出之五路光訊號被執行光學多工操作並在一物理連結（多模的光 纖電纜160)上被傳輸。同時如本領域内普通技術人員所悉知_，也 可以應用其它配置。例如，該電光換能器可包含一冷卻式或非冷 卻式直接調變雷射器藉以用於發出在國際電訊聯盟通訊標準部 門所發佈之G.694.2中所規定之20奈米低密度波分複用技術網格 中所選定之光訊號。在此種狀況中，該直接調變雷射器耦合於一 粗波分複用技術光學多工器’同時上述光學訊道透過單路單模光 纖或單路多模光纖進行複用以及傳輸。 13 丄的0964 .上述多訊道光學收發器觸還可用於接收來自單模光纖電纔 〇之經光學多工操作之訊號。上述訊號通過—解多工哭12 ^工器則戰船糾請糊作。辦 式中，娜工嶋-1:5解多工成，即使得通過解多2 器124之經多工操作之一路光訊號被分解為五路訊號，盆中每一 路訊號侧-條不同波長之訊道。而後，該五路光學訊號被供應 至五條接收訊道’其中每條接收訊道係包含—光電換能器，一後 置放大器以及一解串化:器。 越地’由解多工器124所接收之五路光訊號被供應至光電 換能器陣列126 ’絲電使光喊轉化成為魏號n 其中每-光電換能器係包含-光探測器，如一光二極體、一累增 - 型光二極體（編—Che photodiode ;APD )、一正負本征光二極體 (positive-intrinsic-negative ; PIN )等。雖然也可應用其他的配置， 換月&态以及元件，但在本實施方式中，上述光電換能器陣列126 • 係包含一正負本征光二極體陣列，該陣列係由五個正負本征光二 ' 、極體組裝於一單一磷化镓铟盤片上而形成。 • 上述由光電換能器陣列126所產生之五路電訊號被供應至後 置放大器陣列128’在所述後置放大器陣列128中對各路電訊號進 行放大。雖然可以使用其他類型之放大器’但所述後置放大器陣 列 128 係由一轉阻放大器陣列（transimpedance amplifier ;.TIA) • - · · -. 而組成。.經放大後之電訊號136a被供應至解串化器陣列i3〇。各 14 ^〇U964 « · ^ (Clock Data Recover ; CDR) ^ 經過放大之電峨帽取内置時脈，並對各電訊號實行解串化^ 使^成為_或多路並行電訊號。而後所得到之十路電訊號之並 ^丁電子資料流138被供應至主機15〇。如本領域内普通技術人員所 心依據每解串化裔之輸入訊號之數量，解串化器陣列I% 中各解串化器可以為一單訊道解串化器或一多訊道解串化器。因 •此’本發明不健限於對各電峨實行料纽使其成為兩路電 # 訊號之單訊道解串化器。 最後，上述多訊道光學收發器1〇〇可包含一微控制器〗％。該 微控勤106可具有乡細途，其巾包含：透過對觀驅動器陣 歹U14和/或後置放大益陣列128之設定進行調節從而對多訊道光 .學收發器、100之動態變化性能進行最佳化處理。對於不同之介面， 如一 I2C介面142以及一硬體輸入/輸出介面144可以允許微控制 器直接與主機和/或在多訊道光學收發器1〇〇中之硬體組件進存連 • 接。 . 第2圖」為本發明第二貫施方式所應用之多訊道光學收發 - 器200以及該'多訊道光學收發器200與主機250'以及並行帶狀之 光纖電瘦26〇、光纖電纜27〇之間進行交互作用之示意圖。但此處 .僅透過圖示對多訊道光學收發器200進行描述，而並非對本發明 之範圍加以限定。本實施方式與「第丨圖」所示出之實施方式之 不同之處在於，多訊道光學收發器200與主機間之電訊號率與光 15 1360964 訊號率間之比。在「第1圖」中，模塊與主機間之電訊號率小於 往來於光纖中光訊號率，具體地，二者之比為1·2。透過比較，在 「第2圖」中模塊與主機間電訊號率與往來於光纖中光訊號率間 之比一直為1:1。因此，雖然「第2圖」中所示出之收發器為並行 光學收發器，但是無論一收發器使用高密度或低密度波分複用技 術以還是正交多工多訊道傳送技術，在電訊號率與光訊號率之比 一直為1:1之狀況中，本發明之原則都同樣適用。 • 在進行作業期間，上述多訊道光學收發器200可接收來自主 機250之五路電訊號208，該多訊道光學收發器2〇〇，係用於將挾 帶資料之五路光訊號送至上述單模之光纖電纜。上述五路電訊 雜供應至五個雜贿進而以五路光喊之形式進行傳送。其 中’各傳輸訊係包含-時脈資料復原料列，-驅動器陣列以 及-電光換能器陣十上述時脈資料復原陣列212係用於接收上 述五路電訊緣’並可在復原時脈與資料期間透過一共用的參考時 #脈（卿CLK) 242對所接收訊號進行頻率鎖定。當該時脈資料復 *原陣列犯完成對五路所輸入的電訊號·中之資料及時脈之復 • J後，上述五路電職被供應至含五訊道之·驅㈣陣列叫， 該調變驅動器陣列214對電光換能器陣列216進行驅動從而發出 五路光訊號，該五路光訊號對上述五路電訊號中所挟帶之資訊進 ^述。雜對於具體應_言，其他_之觀換能器可能更 為適用’但是，依據本剌實施方式，耗雜能科列別係 16 1360964 包含一垂直共振腔表面放射雷射器陣列。 在本實施方式中.，上述各電光換能器陣列加可用相同波長 發送多路光學訊號，如對垂直共振腔表面放射雷射器而言為湖 奈米。而後，這些光訊號各自透過不同的光纖魏26〇進行傳輪。 .由於每條光纖只對-路光訊號進行傳輸，所衫訊道光學收發器 ‘ 200中不必包含有一光學多工器。 • 鮮喊光學收發11 射輯五喊喊進行接收並供 # 應至五條接收訊道，其中各訊道係包含： >光電換能器陣列，一 後置放大器陣列以及一時脈資料復原器陣列。其中，光電換能器 陣列226以及後置放大器陣列228之作業方式與「第}圖」中光 電換能器陣列126以及後置放大器陣列丨28之作業方式相同，此 .處不再贅述。五路經放大後之電訊號被供應至時脈資料復原陣列 •230，上述電訊號對所接收到之光訊號進行描述。該時脈資料復原 230可對經放大後職之巾的賴進行抽樣並在時間與振幅 ♦.上對上述資料進行量化，使用參考_ 242對時脈以及資料訊號 • 進行復原。經復原後之輪出資料的電訊號238被供應至主機250。 • 與「第1圖」中所示出之多訊道光學收發器1〇〇相同，該多 訊道光學收發器200還可包含有：一微控制器2〇6，該微控制器 忉6係用於.對多.訊道光學收發器2〇〇之動態變化性能進行最佳 化處理以及在多訊道光學收發器2〇〇中與主機25〇和/或硬體組。 件進行連接。 1360964

如.「第3圖」所示出為一簡化單訊道串化器3⑻。在「第工 圖」所不之貫施方式中，當系統中之光訊號率大於電訊號率時， 該串化器可應光學收發ϋ巾。料化器可透過使多路電訊 .號與少數具有較快時脈速率之訊號進行合併從而使低速並行電訊 ， 號轉化為高速串行電訊號。該簡化單訊道串化器3〇〇可包含多種 # ；組件，其中，該簡化單訊道串化器300係包含：一選擇性介面單元 302 ;-多訊道輸九級304，如一時脈資料復原器陣列和/或延遲鎖 疋迴路陣列，-]Vi訊道先入先出（FIF〇)陣列3〇6 ; 一⑽多工 口口 308以及時脈倍增單元（cl〇ckmul酬er她；CMU)⑽。 • 該簡化單訊道串化器300接收複數路並行資料訊號312並提 2高速串行資料314。為了方便描述，令所接收之並行龍訊號數 里為Μ。上述串行純被供應至—驅肺以及統（圖中未示 # 幻’上述軸11以及統使該串行電㈣轉換為絲資料。如本 / .領域内普频術人員所悉知，上述並行資料訊號以及串行資料訊 ， 號可以為差分訊號或單端訊號。 上述簡化單訊道串化器3GQ係包含-選擇器電路（如一多工 口曰早兀之參考時脈3 1 8㈣來源進行選擇 擇訊號320提供於簡化單訊道串化器3〇 選擇，其中參考時脈選 之輸入端。上述時脈在 益）316 ’該選擇器電路依據一參考時脈選擇訊號32〇對送往時脈 -倍增單元310之彔老拄船。10 u__________... 18 1360964 圖中所示出之-固定參考時脈322與先入先出低速時脈324二者 中選出，上述先入先出低逮時脈324同時還被作為時脈資料輸入 Μ訊道先入先出陣列306。由於利用先入先出低速時脈似作為 時脈倍增早70參考時脈可使賴化單訊道純H _之設計更為 簡化，故不需要再提供獨立參考時脈。 西此’可透過一適當之選擇性介面單元3〇2對低速的並行資 料訊號3】2以及先入先出低迷時脈似進行接收。例如，一適當 . - - :1介面標準，該標準規定了在 16條電子資料通路（咖咖）中約622MHz與約腦/s資料速率 之間的轉換。另外選擇性介面單元302可符合肌介面標準， 該標準規定了在16條電子資料通路中各通道在約2.5GHz與約為 40G/S貝料率之間的轉換。還可應用其它適當之選擇性介面單元 302，且本發明並不僅限於所閣明標準之中。通常地，當依刺七、 SH-5J以及其齡面鮮所“騎接收之並行電峨進行譯解 時，該選擇性介面單元302為必須的。因此，若經由主機執行上 述譯解’則該選擇性介面單元302不是必須的。 上述資料時脈訊砂及M师料域可經由纽道輸入級 3 〇1中各訊道所指定之時脈資料復原器進行復肩，其中上述時脈資 料復原。。基於執仃需要而採用延遲鎖定迴路或電壓控制轉蓋器 (voltage controlled oscillator ； VCO) 〇 ^ ^ < f # 時脈輸入M訊道先入先出陣列贏。上述時脈 19 i：^〇964 倍增單元310供應一時脈訊號32(5 ’該時脈訊號係用於從μ訊道 先入先出陣列.306讀取資料。在圖示之實施例中，一 M:1多工|| 用於在寫入先入先出陣歹之Μ個位元字中選取用以在高速串行資 料314上串行輸出之位元。該時脈倍增單元使所選定之參考時脈 得到倍增從而達到串行傳輸資料率。雖然，「第3圖」中所示為一 單訊道串化器’但如本領域内普通技術人員所悉知，透過用—Μ:χ 複用器對「第.3圖」所示之M:1複職進行缝，可朗一多訊 '迢串化益，其中X表示輸出訊號之數量且X小於Μ且大於工。 「第4圖」為-結合「第1圖」與「第3圖」之實施方式， 其示出了一高效串化器陣列4〇〇,該串化器陣列4〇〇係可用於「第 1圖」中所不出之多訊道光學收發器100。該串化器陣列彻與「第 1圖」中所示出之串化器陣列112相仿，且具有職單訊道 化器模組（串化器模組恤至串化器模組她），其中各串化哭 =組可接收Μ路並行峨編—經串化後之訊號。但是在^ 402a^$4tm^4ό2η 1有痛道串化器。如圖中所示之配置，該電路· 訊如及軸麵行_㈣多訊道串化 ㈣雷 於在局速光學網路中使麻個並行電訊道串化為 Ν個電訊道並最終獲得Ν個光學訊道。 … 實現-串化器陣列之f知方法為對3」 之 化器結構進行N次等效地功能性曹丨，α」中所不出之串 牝性重禝，並且消耗Ν倍矽面積。但 20 1360964 「第4圖」中所示出之實施方式有效地減少了實現一^^列串也器 (即，一具有N個串化器之串化器陣列）過程中所需之矽面積。 在「第4圖」所示出之串化器陣列400中，一串化器模組4〇^ 係包含一個標準串化器結構’例如「第3圖」中所示出之結構。 換而言之，串化器模組402a係包含：一可選擇性介面電路4〇4。 • —Μ訊道輸入級4〇6a，如Μ訊道時脈資料復原電路和/或延遲鎖 - 定迴路陣列；一 Μ訊道先入先出陣列408a ; — 多工哭41〇a • (在一多訊道串化器中也可選用一 多工器）；一時脈倍增單 元412以及一選擇器電路414。但是，其餘串化器模組（串化器模 組402b至串化器模組402η )不重複使用所述標準串化器結構。進 ' 而’由於串化器模組402a至串化器模組402η共享時脈倍增單元 ' 412之功能，所以在串化器陣列4〇〇中減少了^4個時脈倍增單 元所佔用之矽面積。由此，串化器模組4〇2b係只包含：一可選擇 性介面電路404b，一輸入級406b，一 Ivl訊道先入先出陣列4〇扑 • 以及一 M:1多工器4101)。相似地，串化器模組4〇211係只包含： • 一可選擇性介面電路404η，一輸入級406η，一 M訊道先入先出 • 陣列408η以及一 M:1多工器410η。 e . 在進行作業過程中，串化器模組402a至串化器模組4〇2n中-之各陣列分別在可選擇性介面電路4〇4a至可選擇性介面電路4〇4n 機執行全部資料譯 ^ 碼及譯解之狀況中’可應用各輸入級406a至4〇6n之專用時脈資 21 1360964 料设原益對低速時脈以及厘道輸入電訊號進行接收，而不必使用 一介面電路。串化器模組402a至串化器模組4〇2n中之各模組於 輸入級對時脈以及Μ資料訊號進行復原.，該過程可透過例如各鹤 號所專用4脈資料復原模組之延遲鎖定迴路或電壓控制振盪器執 行。來自延遲鎖定迴路之經復原後之時脈以及資料訊號分別按據 時脈被运往Μ訊道先入先出陣列408a至Μ訊道先入先出陣列 408η上述呀脈倍增單元412向Μ訊道先入先出陣列*⑽η供 •。摩、倍^曾時脈訊號416 ’其中，該倍增時脈訊號视係用於從先入 先出陣列讀tB資料。N個模組中之各M:1乡工器41〇a至M:1多工 $ 41〇n 路並行訊號合併於一串化訊道中，並輸送至n條， 串行Λ道4恤至串行訊道斗恤，藉以作為到驅動器以及光源陣列 之輸出。在另-實施方式巾，N個訊道串化器模組4〇2a至串化器 模組402η中之各M:X複用器使M路並行訊號合併於為χ路串^ 訊號。

「第SASI」以及「第5Β圖」所示為高效的多訊道的時脈資 料復原電路，以及時脈龍復路55()。上述多訊道的時脈資 料復原電路500以及550可在例如多訊道雜器之光電或電光雙 方向執行作業，.在上衫訊道換能斜，電訊鮮與光訊號率之 比為1:卜例如，上述多訊道的啸資料復原電路5〇〇或多訊道的 時脈資料復原電路550可對翁「第2圖」中示出之時脈資料復 22 1360964 原陣列212或時脈資料復原陣列230。此外’多訊道的時脈資料復 原電路500或時脈資料復原電路550可透過多訊道解串化器而實 現，進而在應用解多工器使福頻訊號分解為更多資料訊號前，復 原聘脈以及資料。 如「第5A圖」中所示出，多訊道的時脈資料復原驾路5〇〇 ' 可接收N路電子輸入訊號，係包含：輸入訊號502a至輸入訊號 '5〇2n。該多訊道的時脈資料復原電路5〇〇為N路輪入訊號5〇2a至 • 輸入訊號5〇2n復原時脈及資料並把N個復原後之輸出訊號5〇4a 至輸出訊號504η: (1)在一電光時脈資料復原電路中，供應至^^ 個驅動器；（2)在一光電時脈資料復原電路中，供應至一主機； . 以及（3)在一多.訊道解串化器中，供應至一解多工器。其中，上 述輸入訊號5〇2a’5〇2b以及驗之訊號率與輸出訊號，獅 以及504η之訊號率相同。

為Ν路輸人電龍訊號復科脈與㈣之f知方法會ν次重 複使用傳麟脈資料復㈣路結構並且消㈣倍麵積θ。但是， 依據本發日㈣個延遲鎖定迴路·a至5_共享—個時脈資料復 原模組5〇6之頻率確定功能，因此節省了實現多訊道時脈資料復 原模組所需之成本及矽面積。 、 .具體地 . ㈣脈貢料復原模組506 (或具有1:1時脈倍頻 =脈轉元）賴—蚊參恤料輸—a. 柄脈峨。她難概射社歡訊號5〇: 1360964 作為其時脈輸入。經復原之時脈訊號51〇被提供至延遲鎖定迴路 508a。此外，上述經復原之時脈訊號51〇還被提供到延遲鎖定迴 路508b至延遲鎖定迴路5〇8n。延遲鎖定迴路5〇8a至延遲鎖定迴 路508η中各延遲鎖定迴路利用上述經復原之時脈訊號5ι〇對來自 於Ν路’即輸入訊號5〇2a至輸入訊號5〇2η之資料進行復原。.上 •述方法之佩在於，由於各時师料復賴組必賴取輪入訊號 之相位及頻率而各延遲鎖定迴路只須獲取輸入訊號之相位，.故Ν • 個延遲鎖定迴路與則固時脈資料復原模組相比更為高效。 第5Β圖」為減少成本以及石夕面積而實現一多訊道時脈資料 復原電路之另-實施例。與「第5Α圖」巾示出之多訊道的時脈資 料设原電路500相同，多訊道的時脈資料復原電路55〇可接收Ν 路電子輸入訊號，係包含：輸入訊號552a至輸入訊號552η，並且 該時脈資料復原電路550可為Ν路資料訊號復原時脈並向ν個驅 動器或一主機系統提供Ν個復原後之資料訊號554a至資料訊號 # 554n與「第5入圖」中示出之時脈資料復原電路5〇〇之不同在於， 第5B圖」中所示出之南效多訊道的時脈資料復原電路55〇係包 * 含：N個時脈資料復原模組’係時脈資料復原模組556a至時脈資 料復原模組556η而並非一單一時脈資料復原模組。但一個鱗率檢 測态被時脈資料復原、模組55知至時脈資料復原模組55加所 共旱，故減少了實現多訊道的時脈資料復原電路55〇.所需之成本 及妙面積。 1360964 依據「第5B圖」中示出之實施例，頻率檢測器SS8接收一參 考脈560並用參考該時脈訊號為各輸入訊號仙至輸入訊號 552η復原一時脈訊號。經復原之時脈訊號562被送時脈資料復原 模組5施至時脈資料復原模組5押η卩復原來自於輸入訊號价 至輸入訊號552η之資料。在—實施例中，上述頻率檢測器558中 -多路輸入通道在來自肖脈資料復原模紙驗至時脈資料復原模 組556η之各獨立訊號間進行循環以連續地執行頻率檢測功能。隨 後，依據該多訊道的時脈資料復原電路55()為—電耕脈資料復 原陣列’-光電時脈資料復原電路或—多訊道解串化器三種不同 狀況，經復原之資料訊號554a至資料訊號55如被送往n個驅動 器，二主機或一多工解串化器用以執行后續作業。 如「第5B圖」中所示出之時脈資料復原電路55〇，「第6圖」 為-多訊道的雜㈣復原電路_更加具體之—實施例，該多 訊道的時脈雜復原電路_ _具有—由所有資料通路共享之 單-鮮舣。該時脈資觀原電路_ 6⑻係包含多個 時脈資料復賴組，㈣脈資料_親__料復原模 組602η。其中，各時脈資料復原模_包含一資料獲取迴路，並 且各模組可接收來自緩衝區6施至緩衝區6%η 訊號604a至餅訊號6G4n並復原來自上魏聽之資料。 厂在本實施例中，第-伽夺脈資料復原模組嶋具有一雙迴路 * ' ' ^. 一由所有時脈資料復原. 25 1360964 « · 模組602a至af脈資料復原模組她所共享之一頻率獲取迴路⑽ 或頻率鎖定檢測器。該頻率獲取迴路61〇係包含：一相位頻率檢 測杰608，-電荷幫浦6以，一迴路滤波器_，一電壓控制振 盪器616a’程式化分配器618以及程式化分配器程式化分配器 622。上述頻顿取迴路61G係用於使電壓控制振S義率鎖定於 ；—所接收到參考時脈（卿CLK) 624之頻率，該頻率可在多種頻. -率中進行選擇。-參考時脈選擇訊號626係供應至程式化分配器 肇 幻化77配622，該訊號彳細於與給定之參考時脈頻率進 行比較’從而形成一適當之比較結果。一計數型頻率比較器必 對上述參考時脈頻率以及上述經錢后之輕㈣鐘賴率進 行監測，該計數型頻率比較器⑽，係用以當如電壓控制振盈器 . 伽之頻率處於參考時脈624之百萬分之十五（15Ppm)時，生 ，指示頻率鎖定狀況之訊號。一多工器632，係用於對該資料獲 取迴路62〇a進行開關控制。該多工器632係位於電荷幫浦612a 鲁..之前。 ' .上述資料獲取迴路偷係包含：一起停相位檢測器伽；一.. •迴路遽波器614a以及-電壓控制振盡器61如。上述電荷幫浦 似，迴路遽波器6⑷以及電壓控制振盪，器616a由頻率獲取迴路 610以及資料獲取迴路6施對進行共享。為獲得理想之採樣，上 述^料獲取迴路620禮殘留之頻率誤差置為零並校準電壓控制振 — 虚器616a之相位。 26 1360964 雖然上述資科獲取迴路62〇b至資料獲取迴路62〇n不具有以 頻率鎖定制器或鮮獲取迴路.，但是雜㈣復雜組⑽b至 時脈資料復顧組6G2n係包含㈣獲取迴路獅至資料獲取迴 路620η。具體地，上述時脈資料復原模組6〇2b係包含：一起停相 位檢測器634b ;—電荷幫浦㈣；_迴路濾波器6i4b以及一電 壓控制振㈣616b。囉，上料脈資料復賴組嶋係包含·· 了起停相位檢測器634n; 一電荷幫浦612n ; 一迴路濾波器6地 X及電壓控制振盪器616η。此外’上述由計數型頻率比較器 628所生紅-指㈣率較狀況之誠有被供應之多工器 632 ’而且還被供應至開關祕至開關6施，係用以對資料獲取 迴路620b至資料獲取迴路62〇11進行開關控制。同樣，全部:引 入之貪料通路可共翔—辭:獲取迴路輸率歡_器，由此 減少了多訊道fl植資料縣電紅縣及大小。 〜雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本T ’任何_目像技，在残縣_之精神和範圍 二Si:些許:更動與潤倚’因此本發明之專利保細 本巩明書所附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 • · · . 等1圖為本發明之—示範性多路訊道收發器之示意圖； 第2圖為本㈣之另—示雜魏訊敎發器之示 .第3圖為本發明之一單訊道串化器之示意圖；一，. 27 1360964 弟4圖為本發明之— 第5A圖以及第5B圖 示意圖；以及 多訊道串化器陣列之示意圖； . · m % μ M魏脈㈣縣電路之 例0 第6圖為第5B圖 所不之錢道時脈資料復原電路之一實施 • . · · .

【主要元件符號說明】 100 ^ 200 106 ， 206 108 ， 138 112 114 116 117 118 ， 632 124 126 ， 226 128 ， 228 130 134a ， 136a 142 多訊道光學收發器 微控制器 並行電子資料流 串化器陣列 調變驅動器陣列 電先換能器陣列 熱電冷卻器 多工器 解多工器 光電換能器陣列 後置放大器陣列 解串化器陣列 電訊號 pC介面 硬體輸入/輪出介面 28 144 1360964 150 ， 250 主機 160 ， 170 ， 260 ， 270 光纖電纜 208 ， 238 電訊號 212，'230 時脈資料復原陣列 506，556a、556b ··· 556η 時脈資料復原模組 602a、602b ··· 602n 時脈資料復原模組 214 ' 調變驅動器陣列. 216 電光換能器陣列 300 簡化單訊道串化器 302 選擇性介面單元 304 多訊道輸入級 306，408a、408b ··· 408n Μ訊道先入先出陣列 308，410a、410b ··· 410n M:1多工器 310 ， 412 時脈倍增單元 312 ' 並行資料訊號 314 高速串行資料 316 ， 414 '選擇器電路 242 ， 318 ， 560 ， 624 •參考時脈 320 ， 626 參考時脈選擇訊號. 324 .先入先出低速時脈 326，562，510 時脈訊號. 29 1360964

322 ， 504 固定參考時脈 504a、504b . · • 504n 輸出訊號 400 串化器陣列 404a、404b · · • 404n 可選擇性介面電路 406a ' 406b · · • 406n 輸入級 416 倍增時脈訊號_ 418a、418b . · • 418n 串行訊道 402a、402b · · • 402n 串化器模組 500 ， 550 ， 600 時脈資料復原電路 508a ' 508b · · • 508n . 延遲鎖定迴路' 502a > 502b * · • 502n 輸入訊號 552a、552b · · • 552n 輸入訊號.^ 554a ' 554b · · • 554n 貢料訊號 604a ' 604b · · • 604n 貧料訊5虎 558 ^ 頻率檢測器 606a、606b · * .606n 緩衝區， 620a ' 620b · · • 620n . 資料獲取迴路 610 頻率獲取迪路 608 相位頻率檢測杰 612a'612b/· ' 1 - • · 612n 電荷幫浦 • J 614a、6.14b，- ·. • · 614n 迴路濾波器 30

Claims (1)

1360964 100年9月30日替換頁- 十、申請專利範圍： 1. 一種具有共享功能之串化器陣列，係包含： 複數個串化器模組，其中，各串化器模組係用於接收複數 個並行資料訊道，並且所述各串化器模組係包含：一輸入級， 係用於對該複數個並行資料訊道之各訊道中一時脈訊號以及 資料進行復原，以及輸出複數個經復原後之並行資料訊道；一 先進先出陣列，係耦合於該輸入級，該複數個經復原之並行資 料訊道被按時脈輸入該先進先出陣列；以及一多工器，係耦合馨 於該先進先出陣列，該多工器係用於對該複數個經復原之並行 資料訊道進行串化；以及 -時脈倍增單元，係用於接收一參考時脈訊號並向該各串 化器模組之s玄先進先出陣列提供一倍増時脈，該倍增時脈訊號 係用於從各串化器模組之縣進先出陣列中讀出資料，其中， 所讀出之資料率大於從並行資料訊道所接收之資料率。 2. 如申請專利範圍第i項所述之串化器陣列，係用於對來自各並籲 行資料訊道之時脈訊號以及資料進行復原，其中所述各輸入級 係包含： 複數個時脈與資料復原電路； 複數個延遲鎖定迴路；以及 複數個壓控振盪器。 3. 如申請專利範圍第i項所述之串化器陣列，其中各先進先出陣 列係包含複數個觸發器。 S 32 100年9月30曰替換頁 如申°月專利範圍第1項所述之串化器陣列，係進-步包含一選 擇器電路’該選擇器電路係用於對參考時脈訊號之來源進行選 擇，邊參考時脈訊號透過一時脈倍增單元進行接收。 如申。月專利範圍第4項所述之串化器陣列，其中該選擇器電路 係包含一多工器。 申月專利範圍第1項所述之φ化II陣列，其中各串化器模組 進一步包含一介面電路，係用於對該複數個並行資料訊道進行 譯解。 如申清專利範圍第1項所述之串化器陣列’其中各串化器模組 係包έ 一單訊道串化器或一多訊道串化器。 種多訊道時脈及資料復原電路’係用於對複數個資料訊號進 行處理，該電路係包含： 複數個_以及資料復原模組，係用於接收複數個資料訊 號’各時脈以及資料復原模組對一資料訊號進行接收並為所接 收之資料訊號復原一時脈訊號以及資料； —計數_軸較n，其巾，冑該鮮檢廳模組鎖定該 參考4脈訊號之該頻率時，該頻率比較器生成一指示頻率鎖定 情況之訊號並把該訊號提供至各時脈以及資料復原模組；以及 一頻率檢測模組’係耦合於該複數個時脈以及資料復原模 、、且，其中針對各時脈以及資料復原模組’該頻率檢測模組獲取 並鎖定一參考時脈之一頻率。 100年9月30曰替換頁· 如申請專利範圍第8項所述之多訊道時脈及^一-中各時脈以及資料復原模組係包含： 一相位檢測器； 一電荷幫浦； 一迴路濾波器；以及 一壓控振盪器。 〇·如申凊專利範圍第9項所述

之夕訊道時脈及資料復原電路，其 干该相位檢測器係包含一起停 Π.如申过直4丨—网 相位铋測器(bang-bang) 〇 甲。月專利乾圍第8項所述之玄 <夕訊逷時脈及資料復原電路，其 中4頻率檢測模組係包含： 一相位頻率檢測器； —電荷幫浦； —迴路濾波器； 一壓控振盪器；以及 12. 孔道時脈及資料復原電路，其 模組共享該頻率檢測模組之功 一或多個裎式化分配器。 如申請專利範H第8項所述之多 _該複數個時脈以及資料復原 再匕。 訊網路，該多訊道光電裳 置係I:道先電裝置’〜學通 時脈以及資料復原於從一主機接收複數個資 1360964 - 傘 « 100年9月30日替換頁 料訊號其中，5玄B^·脈以及資料復原陣列對該複數個資料訊號 中之資料進行復原，並輸出複數個經復原後之資料訊號； 一頻率檢測模組，係耦合於該時脈以及資料復原陣列，該 頻率檢測模組係用於對該複數個資料訊號之一頻率進行檢測 並被該時脈以及資料復原陣列所共享； 一驅動器陣列，係耦合於該時脈以及資料復原陣列，該驅 動器陣列係用以從該時脈以及資料復原陣列接收複數個經復 ^ 原後之資料訊號，並且輸出複數個調變訊號； 一計數型頻率比較器，其中，當該頻率檢測器模組鎖定該 參考時脈訊號之該頻率時，該頻率比較器生成一指示頻率鎖定 情況之訊號並把該訊號提供至各時脈以及資料復原模組；以及 一電光換能器陣列，係耦合於該驅動器陣列，該電光換能 器陣列係用於接收來自該驅動器陣列之該複數個調變訊號並 發出複數個光學訊號，該光學訊號體現該複數個復原後之資料 ^ 訊號。 14.如申請專利範圍第13項所述之多訊道光電裝置，其中該時脈 以及資料復原陣列，係包含： 複數個時脈以及資料復原模組，係用於接收該複數個資料 说號’所述各時脈以及資料復原模組接收一資料訊號並對該資 料訊後中之一時脈以及資料進行復原；以及 其中，該頻率檢測模組係轉合於該複數個時脈以及資料復 35 1360964 原模組，並且， 之一頻率。 該頻率檢測模組獲取並鎖定 100年9月30曰替換頁-· 於一參考時脈訊號 !5·如申請專利翻第14項所述之多訊道光電裝置，其中 時脈以及資料復原模組，係包含： ， 一相位檢測器； 一電荷幫浦；

一迴路濾波器；以及 一壓控振盪器。 16.如申凊專利範圍第14項所述之多訊道光電裝置，其中該頻率 檢測模組，係包含： ' ~ 一相位頻率檢測器； 一電荷幫浦； 一迴路濾波器； 一壓控振盪器；以及 一或多個程式化分配器。 17.如申請專利範圍第13項所述之多訊道光電裝置，其中該時脈 以及資料復原陣列係包含： 複數個延遲鎖定迴路，係耦合於該頻率檢測模組，其中， 該頻率檢測模組係包含一時脈以及資料復原模組，所述各延遲 鎖定迴路係用於：接收透過該時脈以及資料復原模組所恢復 之時脈訊號並接收該複數個資料訊號其中之一；應用所恢復之 丄卿964 時脈訊號恢復所接㈣料訊號中的資料 之資料訊號。 18.如申請專利範圍第13項所述之多訊道光魏置，進—步勺人 :熱電冷卻器，該熱電冷卻器_合於該電光換能器陣二 、，’該熱電冷卻器制於穩定該電光換能轉觸發出之波+ 並對換能器陣列所擴散出之能量加以吸收。 、

1〇0年9月30曰替換頁 以及輸出一經恢復後 如申明專利fe圍第18項所述之多訊道光電裝置進一步包含一 光學多工器，個於在-絲纖上職由魏級能器陣列所 發出之複數個光學訊號進行多工傳輸。 20.如申請專利範圍第13項所述之多訊道光電裝置，進一步包含： 一光電換能器_，個於接絲自魏個光纖之複數個 光學訊號並輸出資料訊號； 一放大器陣列，係耦合於該光電換能器陣列，該放大器陣 列係用於接收複數個資料訊號並輸出經放大後之資料訊號，以 及 一接收時脈以及資料復原陣列，係耦合於該放大器陣列， 該接收時脈以及資料復原陣列係用於接收複數個經放大之資 料訊號’其47該接收時脈以及資料復原陣列對經放大之資料訊 號中之資料進行復原並向主機輸出複數個經復原之所接收資 料，其中頻率檢測功能由該接收時脈以及資料復原陣列所共 享。 37 iJ6〇964 100年9月30曰替換頁-· 21. 如申請專利範圍第2〇項所述之多訊道光電裝置，其中該接收 時脈以及資料復原陣列係包含： 一頻率獲取迴路；以及 · 複數個資料獲取迴路。 22. 如申請專利範圍第20項所述之多訊道光電裝置，其中該接收 時脈以及資料復原陣列係包含： 一傳統時脈以及資料復原電路，係用於接收一參考時脈並 復原一時脈訊號；以及 · 複數個延遲鎖定迴路，係耦合於該傳統時脈以及資料復原 電路’該延遲鎖定迴路係用於接收經復原之時脈並對複數個經 放大之接收資料訊號中的資料進行復原。 · 23· —種具有分享功能之多訊道時脈以及資料復原電路，該多訊道 時脈以及資料復原電路係包含： 一時脈以及資料復原模塊’係用於接收一參考時脈並對一 時脈訊號進行復原；以及. _ 複數個延遲鎖定迴路，係耦合於該時脈以及資料復原模 塊’所述各延遲鎖定迴路係用於：接收由該時脈以及資料復原 模塊所復原之時脈訊號並接收複數個資料訊號中之一個；應用 上述經復原之時脈訊號恢復所接收資料訊號中之資料；以及輸 出經復原之資料訊號。 24.如申睛專利範圍第23項所述之多訊道時脈以及資料復原電 S 38 1360964 _ -: 100年9月30日替換頁 路，其中該參考時脈，係包含一或多個固定時脈以及複數個資 料訊號中之一資料訊號。 、 25.如申請專利範圍第23項所述之多訊道時脈以及資料復原電 路，其中該複數個延遲鎖定迴路分享該時脈以及資料復原模組 之頻率確定功能。

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