兼容FTTR和FTTH的跨阻放大器的制作方法

allin2025-06-05  92


本发明属于集成电路和光通信领域,涉及一种兼容fttr和ftth的跨阻放大器。


背景技术:

1、参见图1所示,图1中运营商网络通过使用光纤传输数据到用户家庭,这一段被称为ftth(fiber to the home的缩写,光纤到户),在这一段传输场景中,运营商设备类似于olt(optical line termination的缩写,光线路终端),而客厅主设备相当于onu(opticalnetwork unit的缩写,网络终端)。单个运营商将接受多户用户onu的上行突发数据,因此运营商设备的接收端采用突发模式tia快速接受突发信号。

2、在房间内部设置的fttr(fiber to the room的缩写,光纤到房间),是将光纤从通信基站一直延伸到家庭室内的每一个角落,从而为家庭用户提供极高速度的互联网接入服务。客厅主设备主光猫,将下行连续数据先通过分光器/交换机发送给指定从光猫,从光猫可以通过光纤或者同轴电线或者电磁波向用户设备发送数据,各个用户设备通过光纤向上发送突发请求数据给主光猫。在这一段传输场景中,客厅主设备主光猫相当于olt,从设备从光猫相当于onu。主光猫olt面对多个从光猫onu的上行突发数据,因此主光猫的接收端采用突发模式tia快速接受突发信号。

3、从以上描述总结可知fttr组网由主光猫、从光猫、光网络、家庭网络管理平台四部分组成。主光猫向上连接至xgpon olt设备(xgpon是10gigabit-capable passive opticalnetwork的缩写,10g比特对称无源光网络),向下作为内网的主olt设备;从光猫通过光网络上联主光猫。光纤作为光网络的重要部分,连接到交换机或者分光器,然后通过光纤到达用户房间的网络终端onu,如光纤插座或者从光猫。用户可以使用光纤接入设备将其计算机、工作站,影音娱乐、安防设施连接到网络中;也可以通过wi-fi向空间内辐射信号将手机、平板、智能家具连接到网络中。

4、在fttr组网内,光纤通信模块的接收端(rosa),将光信号通过光电二极管(pd)转换为电流信号,再通过跨阻放大器(tia)把电流信号转换为电压信号。只有把光信号转换成电压信号,组网内的设备才能接收和发送各种指令和数据。

5、实际应用中,fttr又可以通过pon(passive optical network的缩写,无源光网络)的上下行速率区别划分:①1.25gbps非对称标准(上行速率1.25gbps,下行速率2.5gbps);②2.5gbps对称标准(上行速率2.5gbps,下行速率2.5gbps);③10gbps非对称标准(上行速率2.5gbps,下行速率10gbps);③10gbps对称标准(上行速率10gbps,下行速率10gbps)。

6、汇总以上信息:上行突发数据速率分别有1.25gbps、2.5gbps、10gbps,因此主设备olt或者运营商网络olt内部需要突发跨阻放大器快速将这些不同速率的光信号转化为电信号。因此响应速度百us级较慢的连续模式跨阻放大器不能胜任此任务,应用在olt端的跨阻放大器必须是突发跨阻放大器,突发接收多个onu发送的请求,但是现阶段突发跨阻放大器内部没有rssi模块,应用在fttr/h必须有rssi上传光功率信息的功能,可见,现有突发跨阻放大器也无法直接应用在fttr/h的olt端。


技术实现思路

1、针对传统的rssi模块响应速度慢且只能搭载在响应时间较久的连续tia使用,其只能应用在onu上而无法应用于olt端的问题,本发明提供一种兼容fttr和ftth的跨阻放大器,本发明提供一种全新的解决思路,将ns级响应的突发tia搭配20us~30us响应的闭环rssi模块,使得该芯片能工作在fttr/h的olt端。

2、本发明一个方面,提供一种所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,包括突发模式的跨阻放大器和接收信号强弱指示rssi;所述突发模式的跨阻放大器为1.25gbps burst tia或2.5gbps burst tia;将突发模式的跨阻放大器和快速响应的接收信号强弱指示rssi同时制造在同一芯片上;

3、所述突发模式的跨阻放大器的输入端连接芯片的输入焊盘pina和跨阻rf的一端,突发模式的跨阻放大器的输出端连接跨阻rf的另一端;

4、所述接收信号强弱指示rssi采用闭环模式;接收信号强弱指示rssi的输出端连接芯片焊盘pink;接收信号强弱指示rssi的输入输出焊盘连接芯片焊盘monitor;接收信号强弱指示rssi的控制端连接芯片焊盘mpol;mpol焊盘悬空,接收信号强弱指示rssi输出电流为source;mpol焊盘接地,接收信号强弱指示rssi输出电流sink;

5、在芯片接收大光过载情况下,突发模式的跨阻放大器以ns级快速的降低跨阻增益;闭环模式的rssi模块对突发信号的响应速度为20us~30us,以匹配fttr的olt端。

6、优选地,还包括相位分裂ps、输出驱动buffer、突发模式自动增益控制burst agc和电流偏置ib;

7、电流偏置ib给整个芯片提供电流偏置;

8、突发模式自动增益控制burst agc的输入端、输出端分别连接突发模式的跨阻放大器的输入端、输出端;

9、突发模式的跨阻放大器的输出端还连接相位分裂ps的一输入端;

10、相位分裂的ps的另一输入端连接特定偏置电压vb;

11、相位分裂ps的两输出端分别连接输出驱动buffer的两输入端;

12、输出驱动buffer的正负输出端分别连接芯片焊盘routp和routn。

13、优选地,还包括带隙基准源bandgap和低压差线性稳压器ldos,带隙基准源bandgap的基准电压输出端连接低压差线性稳压器ldos的输入端;

14、低压差线性稳压器ldos的输出分别连接突发跨阻放大器burst tia的电源端、相位分裂ps的电源端和输出驱动buffer的电源端。

15、优选地,还包括测试电路test,测试电路test的两个控制端分别连接芯片焊盘t1和t2;

16、测试电路test的输出端连接芯片焊盘的to;

17、测试电路test的多路测试输入分别连接整个芯片重要待测试节点。

18、本发明另一个方面,提供一种所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,包括突发模式的跨阻放大器和接收信号强弱指示rssi;

19、将突发模式的跨阻放大器和快速响应的接收信号强弱指示rssi同时制造在同一芯片上,所述突发模式的跨阻放大器为2.5gbps/10gbps burst tia,所述接收信号强弱指示rssi采用开环模式;

20、突发模式接收信号强弱指示burest rssi的一输入端同时连接连接芯片焊盘pina、2.5gbps/10gbps突发模式跨阻放大器2.5gbps/10gbps burst tia的输入端和跨阻rf的一端;

21、突发模式接收信号强弱指示burest rssi的输入输出焊盘连接芯片焊盘monitor;

22、突发模式接收信号强弱指示burest rssi的控制端连接芯片焊盘mpol;mpol焊盘悬空,接收信号强弱指示rssi输出电流为source;mpol焊盘接地,接收信号强弱指示rssi输出电流sink;

23、突发模式接收信号强弱指示burest rssi的另一输入端同时连接2.5gbps/10gbps突发模式跨阻放大器2.5gbps/10gbps burst tia的输出端和跨阻rf的另一端;

24、2.5gbps/10gbps突发模式跨阻放大器2.5gbps/10gbps burst tia的复位信号和速率控制端连接芯片焊盘reset/rate;

25、在芯片接收大光过载情况下,主机mcu通过芯片焊盘reset/rate输入脉冲复位信号,突发模式的跨阻放大器以ns级快速的降低跨阻增益;开环模式的接收信号强弱指示rssi对突发信号的响应速度小于0.5us,以匹配fttr的olt端。

26、优选地,还包括相位分裂ps、输出驱动buffer、失调消除oc、突发模式自动增益控制burst agc、电流偏置ib和pd偏置电路pink;

27、突发模式自动增益控制burst agc的输入端、输出端分别连接2.5gbps/10gbps突发模式跨阻放大器2.5gbps/10gbps burst tia的输入端、输出端;

28、2.5gbps/10gbps突发模式跨阻放大器2.5gbps/10gbps burst tia的输出端还连接相位分裂ps的一输入端;

29、相位分裂ps的两输出端分别连接输出驱动buffer的两输入端;

30、输出驱动buffer的正负输出端分别连接芯片焊盘routp和routn、失调消除oc的两输入端;

31、失调消除oc的输出端连接相位分裂ps的另一输入端;

32、电流偏置ib给整个芯片提供电流偏置;

33、通过失调消除oc的直流电平调整将相位分裂ps的另一输入端电压降低,让眼图交叉点重新回到50%。

34、优选地,还包括带隙基准源bandgap、低压差线性稳压器ldo、带隙基准源bandgap的基准电压输出连接低压差线性稳压器ldo的输入端;

35、低压差线性稳压器ldo的输出分别连接突发跨阻放大器burst tia的电源端、相位分裂ps的电源端和输出驱动buffer的电源端。

36、优选地,还包括测试电路test,测试电路test的两个控制端分别连接芯片焊盘t1和t2;

37、测试电路test的输出端连接芯片焊盘的to;

38、测试电路test的多路测试输入分别连接整个芯片重要待测试节点。

39、本发明的有益效果:本发明提出了兼容fttr和ftth的跨阻放大器芯片的整体结构,从无到有的定义了适用于fttr应用内olt端的突发跨阻放大器,其速率有1.25gbps,2.5gbps和2.5gbps/10gbps可切换的突发跨阻放大器(响应速度ns级),内置闭环rssi模块(响应速度20us~30us)或者开环rssi模块(响应速度0.5us)给主机提供光功率信息;具体的,将闭环rssi的响应时间从原来适用于连续tia的100多us的量级缩减到20~30us量级,从而可以和突发模式1.25gbps或者2.5gbps的跨阻放大器搭配使用给主机提供光功率信息,才能应用在fttr的olt端。独创性的开环突发rssi模块,开环响应时间小于0.5us,搭配可通过焊盘电位来切换的2.5gbps/10gbps速率的突发跨阻放大器,使得其能工作在10gbps的对称和非对称速率的fttr应用领域,大大提高了芯片的易用性,减小了光模块的开发成本。

40、并且设计了适用于突发模式快速响应的agc(ns级响应),agc还可以使用外部复位信号对芯片快速复位,以适应fttr内多个oun突发上行数据的应答需求。总体而言在性能、易用程度上形成竞争优势。


技术特征:

1.兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,包括突发模式的跨阻放大器和接收信号强弱指示rssi;所述突发模式的跨阻放大器为1.25gbps burst tia或2.5gbps bursttia;将突发模式的跨阻放大器和快速响应的接收信号强弱指示rssi同时制造在同一芯片上;

2.根据权利要求1所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,还包括相位分裂ps、输出驱动buffer、突发模式自动增益控制burst agc和电流偏置ib;

3.根据权利要求2所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,还包括带隙基准源bandgap和低压差线性稳压器ldos,带隙基准源bandgap的基准电压输出端连接低压差线性稳压器ldos的输入端;

4.根据权利要求1、2或3所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,还包括测试电路test,测试电路test的两个控制端分别连接芯片焊盘t1和t2;

5.兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,包括突发模式的跨阻放大器和接收信号强弱指示rssi;

6.根据权利要求5所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,还包括相位分裂ps、输出驱动buffer、失调消除oc、突发模式自动增益控制burst agc、电流偏置ib和pd偏置电路pink;

7.根据权利要求6所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,还包括带隙基准源bandgap、低压差线性稳压器ldo、带隙基准源bandgap的基准电压输出连接低压差线性稳压器ldo的输入端;

8.根据权利要求5、6或7所述兼容fttr和ftth的跨阻放大器,其特征在于,还包括测试电路test,测试电路test的两个控制端分别连接芯片焊盘t1和t2;


技术总结
兼容FTTR和FTTH的跨阻放大器,属于集成电路和光通信领域,本发明为解决传统的RSSI模块响应速度慢且只能搭载在响应时间较久的连续TIA使用,其只能应用在ONU上而无法应用于OLT端的问题。本发明包括突发模式的跨阻放大器和接收信号强弱指示RSSI;所述突发模式的跨阻放大器为1.25Gbps Burst TIA或2.5Gbps Burst TIA;将突发模式的跨阻放大器和快速响应的接收信号强弱指示RSSI同时制造在同一芯片上;所述接收信号强弱指示RSSI采用闭环模式;MPOL焊盘悬空,接收信号强弱指示RSSI输出电流为source;MPOL焊盘接地,接收信号强弱指示RSSI输出电流sink;在芯片接收大光过载情况下,突发模式的跨阻放大器以nS级快速的降低跨阻增益;闭环模式的RSSI模块对突发信号的响应速度为20uS~30uS,以匹配FTTR的OLT端。

技术研发人员:李景虎,涂航辉,于健海,周燕飞
受保护的技术使用者:厦门亿芯源半导体科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
转载请注明原文地址: https://www.8miu.com/read-21843.html

最新回复(0)