具有远离转阻放大器的光检测器的接收机光学组件(roas)和其相关元件、电路与方法_4

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)内,或反之亦然。阻抗匹配最小化传输线88A、传输线88B上的任何振铃。差分TIA电路76的TIA输入阻抗Z1也可被设计以最佳化从光电二极管70接收的光学功率量,此举可允许需要ROSA中的低输入阻抗TIA设计中常规的光学衰减器。
[0044]通过在差分TIA电路76中提供较高TIA输入阻抗Z1,可能需要进一步减少差分TIA电路76的RC时间常数,以增加ROA 60的带宽性能。就此而言,主动区域光电二极管70的大小可被选择为较小的,以最小化光电二极管70的电容C1 ο作为非限制性实例,光电二极管70的电容C1可在0.6微微法拉(pf)之间(亦即,50欧姆的TIA输入阻抗Z 1Gpbs的数据速率)。提供较小光电二极管70提供较小锥体以用于接收输入光学信号,所述输入光学信号通过接收机光纤66R(参见图4)接收且因而通过较少接收到的光学功率待转换为电信号。作为非限制性实例,光电二极管70的孔径可被调整大小以从约一百(100) μπι改变降至约五十(50) μπι以下或二十五(25) μπι,以用于八十(80) μπι的光纤芯。举例而言,由光电二极管70输出的光学功率可为0.27mA,作为非限制性实例。但在用于短距离主动式光纤USB电缆68等等中时,对于ROA 60,较少光学功率转换是可接受的。在短距离主动式光纤USB电缆68中,在接收机光纤66R上可能不存在明显光学损失。因此,对于ROA 60,由光电二极管70提供的电信号的信噪(S/N)比仍是可接受的。
[0045]继续参看图5,差分TIA电路76为具有两个差分输入节点87A、87B的差分TIA,所述差分输入节点87A、87B各自耦接至传输线88A、传输线88B中的传输线。传输线88A、传输线88B各自耦接至远离差分TIA电路76定位的光电二极管70的各别节点90A、90B。接合线93A、接合线93B可用于将光电二极管70的节点90A、节点90B连接至传输线88A、传输线88B。此外,在本实施例中,差分TIA电路76包含驱动输出差分放大器94的两个单端输入TIA 92A、92B。TIA 92B使TIA 92B的正输入端子96B连接至接地GND,且TIA 92A使TIA 92A的正输入端子96A连接至电源98,从而使电源98的电势跨越光电二极管70。TIA92A的负输入端子100A、TIA 92B的负输入端子100B经由连接至传输线88A、88B的差分输入节点87A、87B耦接至光电二极管70,以使光电二极管70用于逆向偏压操作,以降低光电二极管70的固有电容,以最小化TIA 92A、TIA 92B的RC时间常数。
[0046]继续参看图5,TIA 92A、TIA 92B各自的转阻增益分别是通过反馈电阻器RF1、Rf2设置。在TIA 92A的负输入端子100A、TIA 92B的负输入端子100B处的TIA输入阻抗Z1各自分别是通过反馈电阻器RF1、Rf2和用于TIA 92A、TIA 92B的频率特征的放大器增益和输入电信号的频率设置。在一个实施例中,TIA 92A、TIA 92B的输入TIA阻抗Zji抗匹配或实质上阻抗匹配至传输线88A、传输线88B的传输阻抗Z2。此举减少或抑制TIA 92A、TIA92B与光电二极管70之间的传输线88A、传输线88B上的振铃引起脉冲畸变。
[0047]继续参看图5,输出节点102A、输出节点102B作为输入端耦接至输出差分放大器94的差分输入节点104A、104B,以在差分TIA输出节点106上产生代表电信号的输出电信号,所述电信号表示由光电二极管70接收的输入光学信号。传输线88A、传输线88B上诱发的环境噪声将在输出差分放大器94中经由共模抑制彼此抵消或实质上彼此抵消。此情况允许差分TIA电路76高度抗扰且在需要或必要时极为接近ROA 60中的其他噪声电路。举例而言,环境噪声可由寄生电容105A、寄生电容105B导致,所述电源107可为开关电源供应器,所述寄生电容105A、寄生电容105B从电源107耦接至光电二极管70。图2和图3中的不使用共模抑制的常规ROSA 20可能不能用于含有开关电源供应器的封装或主动式光缆中。作为另一实例,由电源107中的电流提供的磁场109可电感地耦接至充当天线的传输线88A、传输线88B。差分TIA电路76的共模抑制可允许一起使用开关电源供应器与ROA 60,在不降低带宽性能的情况下,此举以其他方式可能是不可能的。作为另一实例,噪声可从接收外来RF信号的传输线88A、传输线88B插入ROA 60。
[0048]继续参看图5,对于ROA 60,将差分放大器提供于差分TIA电路76中是可接受的,因为即使具有两个TIA 92A、92B的增加的噪声底限(例如,+3dB),ROA 60的短距离应用提供较低损失和充足光学功率级。对于ROA 60,将差分放大器提供于具有共模抑制的差分TIA电路76中的所述电路特征结构也可节省成本,因为光电二极管70和不延伸至协议芯片封装84中的传输线88A、传输线88B的至少一部分不必被RF屏蔽以不受或实质上不受外来RF信号噪声干扰。例如,因为差分TIA电路76在不需要ROA 60中的额外元件或特征结构的情况下执行的共模排斥,差分TIA电路76中的差分放大器布置允许更多噪声存在于传输线88A、传输线88B上,以降低外来感应噪声,诸如,RF屏蔽。将通过输出差分放大器94提供于差分TIA输出节点106上的输出电信号提供至协议电路108的输入节点112,所述协议电路108可被配置以在差分TIA输出节点106上将由输出差分放大器94产生的输出电信号转换成所需协议(例如,USB)。
[0049]总而言之,提供TIA 92A、TIA 92B以具有不提供于图2和图3中的常规ROSA 20或其他ROSA上的固定TIA输入阻抗τχο用于ROSA的TIA通常被设计用于低输入阻抗,以提供最低可能的输入RC时间常数连同光电二极管电容。对于图5的ROA 60,有目的地忽视所述常规设计特征,且作为一个应用实例,为了短距离主动式光缆的利益,使用非常规知识。通过提供较高固定TIA输入阻抗Z1牺牲低输入阻抗,所述TIA输入阻抗Z 1可阻抗匹配至传输线88Α、传输线88Β的传输阻抗Ζ2,以远离TIA 92Α、TIA 92Β定位光电二极管70,如上文所论述。为进一步降低可存在于传输线88Α、传输线88Β中的寄生接合线电感109Α、寄生接合线电感109Β的效应以进一步减少RC时间常数,可提供如图5中所示的补偿电容器110Α、补偿电容器110Β。补偿电容器110Α、补偿电容器IlOB的电容实质上等于寄生电感109Α、寄生电感109Β除以ΤΙΑ92Α、92Β输入阻抗。还要注意,一或多个补偿电感器可提供于图5中的R0A60中,以抵消或降低传输线88Α、传输线88Β中的电容。还要注意,传输线88Α、传输线88Β的电感或电容可被修改以补偿过量电容或电感以试图阻抗匹配传输阻抗Z2与TIA输入阻抗Z1,或以其他方式提供传输阻抗Z2的所需阻抗。
[0050]继续参看图5,ROA 60的元件可被实体布置,以使得实质上平衡来自安置有ROA60的主动式光缆内的任何电压源(包括电源107)的电容耦接,以使得由TIA 92Α、ΤΙΑ 92Β放大的感应电压由输出差分放大器94撤销。类似地,包括电源供应器107的电感通量源可定位于包括ROA 60的主动式光缆中,以使得磁通量109实质上平衡至接合线93Α、接合线93Β,以使得如由ΤΙΑ92Α、TIA 92Β放大的感应电流由输出差分放大器94撤销。TIA 92Α、TIA 92B也可被内部建构为相同或实质上相同,以使得来自电源供应器107在ROA 60中诱发的任何噪声在输出节点102A、输出节点102B上产生待由输出差分放大器94撤销或实质上撤销的相同或实质上相同的信号。
[0051]得益于前文描述和相关联图式中呈现的教示的实施例所属领域的技术人员将想到本文中所阐述的实施例的多种修改和其他实施例。因此,应了解,描述和权利要求书并不限于所公开的具体实施例,且所述修改和其他实施例意在包括在随附权利要求书的范畴内。如果修改和变化在随附权利要求书和随附权利要求书的均等物的范畴内,那么实施例意在涵盖所述实施例的修改和变化。尽管本文中采用特定术语,但所述术语仅用于一般和描述性意义而非用于限制目的。
【主权项】
1.一种接收机光学组件(ROA),所述ROA包含: 光检测器,所述光检测器安置在光学标头封装中,所述光检测器被配置以检测输入光学信号且将输入光学信号转换为输出电信号; 差分转阻放大器(TIA)电路,所述电路安置在远离所述光学标头封装的集成电路中,所述差分TIA电路包含第一差分输入节点和第二差分输入节点,且所述差分TIA电路具有至少10欧姆的TIA输入阻抗,以降低对所述第一差分输入节点和所述第二差分输入节点的振铃效应;及 传输电路,所述传输电路包含耦接至所述第一差分输入节点的第一传输线和耦接至所述第二差分输入节点的第二传输线; 所述光检测器的第一节点耦接至所述第一传输线,且所述光检测器的第二节点耦接至所述第二传输线,以将所述光检测器耦接至所述差分TIA电路以放大从所述光检测器接收的所述输出电信号。2.如权利要求1所述的R0A,其中所述差分转阻放大器(TIA)电路远离所述光检测器至少约1.0毫米(mm)。3.如权利要求1或2所述的R0A,其中所述差分TIA电路的所述TIA输入阻抗为约35欧姆。4.如权利要求1或2所述的R0A,其中所述差分TIA电路的所述TIA输入阻抗在约十(10)欧姆与两百(200)欧姆之间。5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的R0A,其中所述传输电路的传输阻抗是阻抗匹配或实质上阻抗匹配至所述差分TIA电路的所述TIA输入阻抗。6.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的R0A,所述ROA安置在印刷电路板(PCB)上,其中所述传输电路被提供为安置在所述PCB中的至少一个
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