專利名稱：突爆模式光接收器、系統及方法
技術領域：
本發明是關于一種通訊系統，尤指一種突爆模式光接收器、系統及方法。
背景技術：
光通訊系統的接收器可以接收連續傳輸的數據(即連續模式)或以一突爆模式傳輸的數據(即一種未經編碼的數據傳輸，其中傳輸的數據中僅具有長串的0或長串的1)。圖lA、圖1C是在連續模式及在突爆模式下數據傳輸經的波形示意圖，并分別具有一直流偏壓(DC offset)。圖1C、1D為連續模式及在突爆模式下數據傳輸經訊號經交流濾波波形示意圖。一可連續地傳輸數據的交流光接收器亦可使用于公知通訊系統中。
可使用突爆模式傳輸數據的直流光接收器亦可使用于公知通訊系統中。但是突爆模式傳輸所需的數據解調程序會增加系統的復雜度及減低數據傳輸的速度。使用突爆模式傳輸數據的公知通訊系統的例子分別敘述于美國專利5025456號、美國專利5371763號及美國專利5875050號中。當一些數字數據訊號從一數據通道(data channel)中被接收時，這些訊號通常會被降譯(degrade)成模擬訊號，且具有不確定大小的振幅及不易識別邏輯1及邏輯0之間轉換特性。當邏輯轉換(logic transition)不易識別時，雜訊(noise)及脈沖寬度變形(pulse width distortion)將會影響系統敏感度(sensitivity)及頻寬(bandwidth)的表現。
因此，在相關領域中需要一系統及一方法以解決上述缺點，尤其需要一突爆模式光接收器、系統及方法，以便克服訊號在解譯其邏輯轉換時發生的降級(degradation)效應及突爆模式傳輸通訊系統的雜訊及波形變形的效應。
發明內容
本發明的目的在于提供一種突爆模式光接收器、系統及方法，可以解決由于相關技術的限制及缺點所造成各種問題。
為實現上述目的，本發明提供的一系統包括一光接收器，用以接收光訊號并將光訊號轉換為電子訊號；一轉阻放大器(TIA)，用以過濾電子訊號；一限制放大器(LA)，具有與轉阻放大器連接的第一輸入及一與轉阻放大器連接的自動臨界控制器(ATC)，以提供一參考電壓至限制放大器的第二輸入。此外，自動臨界控制器包括一共射極部及一射極追隨部，而電子訊號的邏輯高位訊號及邏輯低位訊號與參考電壓比較而得。
根據本發明，一數據傳輸方法包括接收光訊號；轉換光訊號為電子訊號；過濾電子訊號；利用一共射極電路及一射極追隨電路控制一介于電子訊號的高位及低位之間的臨界電壓；及相對于臨界電壓，決定電子訊號內的邏輯高位訊號及邏輯低位訊號。
根據本發明的另一較佳實施例，一具有一被動光網路的通訊系統包括一突爆模式光接收器，用以接收突爆模式的光訊號并將光訊號轉換為電子訊號一轉阻放大器，用以過濾電子訊號；一與該轉阻放大器連接的限制放大器；一與轉阻放大器連接的自動臨界控制器，用以提供一參考電壓至限制放大器。
此外，自動臨界控制器還包括一共射極部及一射極追隨部，而電子訊號的邏輯高位訊號及邏輯低位訊號與參考電壓比較而得。
本發明額外的特點及優點將在下述的實施方式中提出，并在某種程度上可由其敘述及實施方式中得到了解。本發明的特點及優點將可經由申請專利范圍中的元件及其結合關系得到進一步的了解。
本發明前述的概要敘述及后續的詳細敘述皆為示范內容并僅供解釋本發明之用，其并非限制本發明的內容。本發明的權利范圍以申請專利范圍為準。本發明的附圖是配合本發明的內容并構成本發明的部分內容，并配合本發明的敘述及本發明的較佳實施例以闡明本發明的原理。
圖1A、圖1B、圖1C及圖1D是分別在連續模式及突爆模式下數據傳輸的波形示意圖。
圖2是描述本發明一較佳實施例的系統中一突爆模式光接收器的電路示意圖。
圖3是一具有本發明一較佳實施例的突爆模式光接收器的傳輸系統示意圖。
具體實施例方式
為能更了解本發明的技術內容，特舉本發明的較佳具體實施例說明如下。
圖2是描述本發明一較佳實施例的系統中一突爆模式光接收器的電路示意圖。圖3是一具有本發明一較佳實施例的突爆模式光接收器的傳輸系統示意圖，例如被動光網路。突爆模式光接收器200(在圖3是與局端(office line terminal，OLT)300一同顯示)是包括一轉阻放大器210、一限制放大器220，一控制開關230以及一自動臨界控制器240。自動臨界控制器240還包括了晶體管242及晶體管244，并構成一共射極電路及一與其相連的射極追隨電路。而電阻246及電阻248分別與晶體管242的集極及射極連接；電阻250及電阻252分別與晶體管244的集極及射極連接。電阻246及電阻250連接于一供應電壓(supply voltage)，而電阻248及電阻252則接地(ground)。此外，光接收器200可以裝置于一具有波長分波多工(WDM)功能系統中。
請參閱圖3，局端300經由一分歧器(power splitter)310，如星形耦合器(star coupler)，與復數個光網路單元或ONUs(N1，N2，N3，N4)連接。由一光纖線320所攜帶的數據是以分時多工存取(time division multipleaccess，TDMA)的方式傳輸于分歧器310及局端300之間。從局端300傳輸到ONUs的下行(downstream)光訊號傳輸及從ONUs傳輸到局端300的上行(upstream)光訊號傳輸皆可被實施。上行光訊號傳輸是從ONUs中的光發射器(optical transmitter)及波長分波多工器傳輸出來，并經由連結于各ONUs的個別光纖傳輸線、分歧器310及一共同光纖線320傳輸，而這些訊號是以突爆模式經由共同光纖線320傳輸，并經由另一波長分波多工器(圖中未示)而被位于局端300的光接收器200接收。光接收器200接收來自ONUs的突爆模式訊號并將其轉換為電子訊號。
特別如圖2所示，自動臨界控制器240中的共射極電路包括具有基極、集極及射極的晶體管242、電阻246及248、及與電阻248并列的電容254。共射極電路中晶體管242的基極是經由電阻256與轉阻放大器的負輸出S-連接。自動臨界控制器240中的射極追隨電路包括具有基極、集極及射極的晶體管244、電阻250及電阻252，而晶體管244的基極與晶體管242的集極及電容254連接。一直流電壓源連接于一結合光學元件的PIN型二極管260，以便將光學訊號轉換為電子訊號，例如一具有串聯于轉阻放大器210的輸出的PIN型二極管260。轉阻放大器的輸出S+是經由電容262與一具有運算放大比較器(operational amplifier comparator)的限制放大器220連接，而轉阻放大器的輸出S-是經由電阻256與自動臨界控制器240連接。自動臨界控制器240的輸出分別經由電容264及電容266而與限制放大器220及控制開關230連接，且控制開關230迅速地累積電壓于電容266中。控制開關230還包括一運算放大器268。當有訊號輸入時，控制開關230便將限制放大器220開啟；而當沒有訊號輸入時，控制開關230便將限制放大器220關閉，以防止電壓振蕩(voltageoscillation)及訊號變形(signal distortion)對限制放大器造成不利影響。另一方面，當控制開關與一時脈(clock)及一數據回復電路(data recoverycircuit，CDR)(例如相位鎖定回路(phase lock loop，PLL)或延遲鎖定回路(delay lock loop，DLL))相連結時，控制開關將可控制光接收器200中的系統時脈訊號(system clock signal)及數據回復(data recovery)的功能。
當一突爆模式光接收器200經由光纖線320從ONUs中接收光訊號后，PIN型二極管260可將光訊號轉換為電子訊號，并接著在轉阻放大器210轉換為低噪音的輸出訊號，而輸出訊號S+及輸出訊號S-分別提供給限制放大器220及自動臨界控制器240。當接收到突爆模式光訊號時，經由轉阻放大器210的輸出S-，光接收器210驅動共射極電路并對電路中的電容254充電直到其電壓大致與轉阻放大器210輸出S-的電壓相同，而射極追隨電路可防止電容254過度充電(overcharging)。因此，射極追隨電路有助于減緩由于光接收器200的連續性高頻訊號輸入所造成對電容充電不利的影響。
因此，自動臨界控制器240與轉阻放大器的負輸出S-連接并提供一適合的臨界電壓(threshold voltage)供判斷由光訊號轉換而來的電子訊號所代表的邏輯狀態是1或0。自動臨界控制器240經由電容264輸出一臨界值(threshold value)到限制放大器220的第二輸入。限制放大器220可選擇適當的敏感度以便僅放大具有電壓值5mV或以上的訊號。此臨界值可以做為限制放大器220負輸入的一參考電壓，以便邏輯識別從轉阻放大器210并經由電容262而傳輸的訊號中的邏輯1及邏輯0。自動臨界控制器240具有確保臨界值能接近于輸入轉阻放大器210訊號的強度中間值，以便防止在邏輯輸出(logic output)時產生的脈沖寬度變形。
本發明的較佳實施例可包括一種數據傳輸方法，并包括接收光訊號、轉換光訊號為電子訊號、過濾電子訊號、利用共射極電路及射極追隨電路控制一介于電子訊號的高位及低位之間的臨界電壓以及基于此臨界電壓而決定電子訊號內的邏輯高位訊號及邏輯低位訊號。此外，此方法可應用于一具有以突爆模式傳遞光訊號的被動光網路的系統中。當光訊號被傳送到光接收器時，光訊號可為波長分波多工(wavelength divisionmultiplexed)的光訊號。當共射極電路中的電容被充電時，控制開關可以防止電容被過度充電。
對在本發明領域中具有一般知識的人而言，本發明的其他實施例將可由本說明書的內容及實施方式中輕易了解。本說明書的內容及范例僅供說明之用，本發明的權利申請內容是以申請的專利范圍為準。
權利要求
1.一種系統，包括一光接收器，接收一光訊號并將該光訊號轉換為一電子訊號；一轉阻放大器，過濾該電子訊號；一限制放大器，具有一與該轉阻放大器連接的第一輸入；以及一自動臨界控制器，與該轉阻放大器連接并提供一參考電壓至該限制放大器的一第二輸入；其中該自動臨界控制器還包括一共射極部及一射極追隨部；該電子訊號的一邏輯高位訊號及一邏輯低位訊號與該參考電壓比較而得。
2.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中該光接收器還包括一接地的直流電壓源；一光二極管，與該電壓源連接并將該光訊號轉換為該電子訊號。
3.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中該共射極部與該轉阻放大器的一負輸出連接且該限制放大器與該射極追隨部的一輸出連接。
4.如權利要求3所述的系統，其特征在于，其中還包括一以突爆模式傳送該光訊號的被動光網路。
5.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中還包括一與該共射極部的一輸出及該限制放大器的該第二輸入連接的控制開關，該控制開關用于根據是否接收該電子訊號而對應地開關該限制放大器。
6.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中該光接收器還包括一具有一運算放大器的一開關及一連結于一參考電壓的直流電壓源，而該運算放大器連接于該限制放大器的該第二輸入及該直流電壓源。
7.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中還包括一接收來自一光網路單元的訊號的分歧器及一連接于該分岐器的共同光纖線，用以傳送該光訊號至該光接收器。
8.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中該共射極部包括一具有一雙極晶體管的一共射極電路，而該雙極晶體管具有一基極、一集極及一射極且該基極與一串聯于該轉阻放大器的一負輸出的電阻連接。
9.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中該射極追隨部包括一具有一雙極晶體管的一射極追隨電路，而該雙極晶體管具有一基極、一集極及一射極且該基極與該共射極部連接。
10.如權利要求1所述的系統，其特征在于，其中該系統還包括一光網路單元及一用以將該光訊號多工處理的波長分波多工器。
11.一種數據傳輸方法，包括下列步驟接收一光訊號；轉換該光訊號為一電子訊號過濾該電子訊號；利用一共射極電路及一射極追隨電路控制一介于該電子訊號的高位及低位之間的臨界電壓；以及相對于該臨界電壓，決定該電子訊號內的一邏輯高位訊號及一邏輯低位訊號。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，其中還包括一放大并低通過濾該電子訊號的步驟。
13.如權利要求11所述的方法，其特征在于，其中還包括一以突爆模式傳送該光訊號的步驟。
14.如權利要求11所述的方法，其特征在于，其中還包括一將該共射極電路的一電容器充電的步驟。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于，其中還包括一提供一控制開關以防止一電容器過度充電的步驟。
16.一種具有一被動光網路的通訊系統，包括一突爆模式光接收器，接收一突爆模式的光訊號并將該光訊號轉換為一電子訊號；一轉阻放大器，過濾該電子訊號；一限制放大器，與該轉阻放大器連接以及一自動臨界控制器，與該轉阻放大器連接并提供一參考電壓至該限制放大器；其中該自動臨界控制器還包括一共射極部及一射極追隨部；該電子訊號的一邏輯高位訊號及一邏輯低位訊號與該參考電壓比較而得。
17.如權利要求16所述的系統，其特征在于，其中該光接收器還包括一光二極管，將該光訊號轉換為該電子訊號。
18.如權利要求16所述的系統，其特征在于，其中還包括一與該共射極部的一輸出及該限制放大器的該第二輸入連接的控制開關，該控制開關用于根據是否接收該電子訊號而對應地開關該限制放大器。
19.如權利要求16所述的系統，其特征在于，其中該共射極部包括一具有一雙極晶體管的一共射極電路，而該雙極晶體管具有一基極、一集極及一射極且該基極與一串聯于該轉阻放大器的一負輸出的電阻連接。
20.如權利要求16所述的系統，其特征在于，其中該射極追隨部包括一具有一雙極晶體管的一射極追隨電路，而該雙極晶體管具有一基極、一集極及一射極且該基極與該共射極部連接。
全文摘要
一種通訊系統包括一光接收器，用以接收光訊號并將光訊號轉換為電子訊號；一轉阻放大器(transimpedance amplifier，TIA)，用以過濾電子訊號；一與轉阻放大器連接的限制放大器(limiting amplifier，LA)；一與轉阻放大器連接的自動臨界控制器(automatic threshold control，ATC)，用以提供一參考電壓予限制放大器。自動臨界控制器還包括一共射極電路及一射極追隨電路，而電子訊號中的邏輯高位訊號(logic high signals)及邏輯低位訊號(logical low signals)與由自動臨界控制器提供的參考電壓比較而得。
文檔編號H04B10/12GK1719755SQ20041006375
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月7日 優先權日2004年7月7日
發明者端木家杰, 李詩偉, 周云龍 申請人:財團法人工業技術研究院