專利名稱：光模塊及其突發光信號接收電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及光纖通信技術，尤其涉及一種光模塊及其突發光信號接收電路。
背景技術：
目前的國內市場以及國際市場，高帶寬、高速率和多種業務融合的光纖通信方向已經開始應用；在眾多的解決方案中，光纖到戶(FTTH)的出現便被認為是寬帶接入的終極解決方案。FTTH的光網絡通常如圖1所示，中心局的OLT (Optical Line Terminal，光線路終端)通過ODN (光饋線網絡)與POS (Passive Optical Splitter,無源分光器)相連,POS通常簡稱為Splitter (分光器)，一般有2N個均分端口，如果其上行端口輸入的光強為1，則其每個下行端口輸出的光強為1/N。對于一個FTTH網絡，一般是I個OLT放在電信中心局，然后通過分光器，一般至少是I分32，或者I分64甚至I分128，即I個OLT帶32或64或 128 個 ONU (Optical Network Unit,光網絡單兀)。光模塊是光網絡中的OLT和ONU設備的重要組成部分，用以進行光信號與電信號的互相轉換。OLT或ONU中光模塊都可以與OLT或ONU中的系統設備進行通信。例如，ONU中，ONU光模塊通過IIC總線與ONU系統設備進行通信；OLT中，OLT光模塊通過IIC總線與OLT系統設備進行通信。為了提高光網絡的帶寬，光模塊中的光信號接收電路的突發接收性能越來越受到重視；在現有技術中，光模塊中具有光信號突發接收功能的突發光信號接收電路如圖2所示，主要包括:ROSA (Receiver Optical Subassembly,光接收組件)、限幅放大電路和復位放電電路。其中，ROSA中通常包括有光電二極管和TIA。所述光電二極管具體可以是應用于GPON網絡的光模塊中的APD (Avalanche Photo Diode，雪崩光電二極管)，也可以是應用于EPON網絡的光模塊中的PIN光電二極管(在P、N結之間加進一個接近本征材料的I區，形成PIN結構的半導體光電探測器)。光電二極管探測到光信號后會輸出相應的響應電流Ipd到TIA ；TIA (Tranimpedance Amplifier,跨阻放大器)根據接收的響應電流Ipd輸出相應的差分電信號；TIA輸出的差分電信號通過電容I禹合輸入到限幅放大器，限幅放大器輸出相應的電信號作為接收的數據O或I發送到OLT或ONU中的系統設備。具有光信號突發接收功能的光模塊可以接收光網絡中傳輸的光信號突發包。光信號突發包中通常包括:32bit的防護時間(Guard Time)、44bit的前導碼時間(PreambleTime)20bit的定界符時間(Delimiter Time);防護時間是指為避免光信號突發包沖突，在兩個連續光信號突發包之間提供時間間隔；前導碼是為方便提取相位以獲得比特同步和接收信號幅度恢復的；而定界符是一種用于指示光信號突發包開始的特殊碼型，其可用來執行字節同步；除此之外，還規定了最長72bit的CID (Consecutive Identical Digit,連續相同的比特數量)碼。然而，由于差分電信號是通過電容耦合進限幅放大器的，因電容的電荷積累效應，有可能在前的光信號突發包在電容上的剩余電荷會影響限幅放大器對在后的光信號突發包的正常接收；事實上，在接收完畢一個光信號突發包后，由于電容的電荷積累效應，可能會到導致限幅放大器的差分電信號的兩個輸入端長時間有較大的電壓差，比如200mV的電壓差；這樣，在下一個光信號突發包發送過來時，可能會出現TIA接收下一個光信號突發包輸出的差分電信號與電容上積累的電荷相互抵消，而導致限幅放大器不得不花更多的時間才能正確建立判決門限，之后才能正確進行數據的接收；換言之，電容上積累的電荷將會影響對下一個光信號突發包的接收。因此，為了提高接收數據的速率，盡量減少兩個連續光信號突發包之間的時間間隔，復位放電電路被用于在接收完畢一個光信號突發包后，將電容短路接地，以快速釋放掉其剩余電荷，為接收下一個光信號突發包作準備。具體地，OLT或ONU中的系統設備在確定一個光信號突發包接收完畢后，會通過其Reset信號輸出端輸出特定時長(一般6.4ns)的Reset有效信號，復位Reset信號被發送到復位放電電路，Reset有效信號用以控制復位放電電路中的短路開關的連接，將電容上的剩余電荷進行釋放。然而，本發明的發明人發現，通過復位放電電路來釋放電容的剩余電荷，即通過RC電路釋放剩余電荷仍然需要較長時間，因此，現有技術的光模塊的光信號接收電路的突發接收性能越來越不能滿足高速率數據傳輸的要求，即不能滿足更高帶寬的要求；因此，有必要提供一種光信號突發接收性能更高的光模塊，以提高光網絡中數據傳輸的速率，即提高光網絡的帶寬。
發明內容
本發明的實施例提供了一種光模塊及其突發光信號接收電路，用以提高光模塊的光信號突發接收性能。根據本發明的一個方面，提供了一種光模塊中突發光信號接收電路，包括:光電二極管、TIA、限幅放大器；以及還包括:共模電壓調整電路；其中，所述TIA的差分電信號輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連；所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連，所述共模電壓調整電路用以在接收到系統設備輸出的Reset有效信號時，將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端。進一步，所述共模電壓調整電路還用以在接收到系統設備輸出的Reset無效信號時，釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。其中，所述共模電壓調整電路具體包括:共模電壓輸出單元和控制單元；其中，所述共模電壓輸出單元的共模電壓輸出端作為所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連；所述控制單元在接收到所述Reset有效信號時，控制所述共模電壓輸出單元將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端；所述控制單元在接收到所述Reset無效信號時，控制共模電壓輸出單元釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。
較佳地，所述光電二極管的電流輸出端與所述TIA的電流輸入端相連；所述光電二極管在探測到光信號后，從其電流輸出端輸出響應電流到所述TIA，所述TIA根據接收的響應電流，從其差分電信號輸出端輸出相應的差分電信號。 較佳地，所述電路所在的光模塊具體為OLT光模塊或ONU光模塊；以及所述系統設備具體為OLT系統設備或ONU系統設備。較佳地，所述光電二極管具體為APD或PIN光電二極管。根據本發明的另一個方面，還提供了一種光模塊，包括:光電二極管、TIA、限幅放大器；以及還包括:共模電壓調整電路；其中，所述TIA的差分電信號輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連；所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連，所述共模電壓調整電路用以在接收到系統設備輸出的Reset有效信號時，將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端，將共模offset調整至最小，已獲得較好的靈敏度。進一步，所述共模電壓調整電路還用以在接收到系統設備輸出的Reset無效信號時，釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。較佳地，所述共模電壓調整電路具體包括:共模電壓輸出單元和控制單元；其中，所述共模電壓輸出單元的共模電壓輸出端作為所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連；所述控制單元在接收到所述Reset有效信號時，控制所述共模電壓輸出單元將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端；所述控制單元在接收到所述Reset無效信號時，控制共模電壓輸出單元釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。本發明實施例提供的光模塊中，由于TIA與限幅放大器采用直連方式、并由共模電壓調整電路來保證限幅放大器的差分電信號輸入端間的Offset電壓接近0，而不再采用電容耦合方式，從而不必在接收完畢一個光信號突發包后，對電容進行放電，以更為快速地為接收下一個光信號突發包做好準備，也就可以進一步減少兩個連續光信號突發包之間的時間間隔，提高光網絡中數據傳輸的速率，即提高光網絡的帶寬。
圖1為現有技術的FTTH光網絡示意圖；圖2為現有技術的光模塊中的突發光信號接收電路；圖3為本發明實施例的光模塊中的突發光信號接收電路；圖4為本發明實施例的共模電壓提供電路內部電路框圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下參照附圖并舉出優選實施例，對本發明進一步詳細說明。然而，需要說明的是，說明書中列出的許多細節僅僅是為了使讀者對本發明的一個或多個方面有一個透徹的理解，即便沒有這些特定的細節也可以實現本發明的這些方面。本申請使用的“模塊”、“系統”等術語旨在包括與計算機相關的實體，例如但不限于硬件、固件、軟硬件組合、軟件或者執行中的軟件。例如，模塊可以是，但并不僅限于:處理器上運行的進程、處理器、對象、可執行程序、執行的線程、程序和/或計算機。本發明的發明人考慮到，可以將TIA輸出的差分電信號直連到限幅放大器，不再通過電容耦合到限幅放大器，從而在接收完畢一個光信號突發包后，不用將電容上的剩余電荷進行釋放，而能為接收下一個光信號突發包快速作好準備。然而將TIA輸出的差分電信號直連到限幅放大器的差分電信號輸入端也面臨一個問題，即TIA的內部電路可能會對限幅放大器的差分電信號輸入端的靜態偏置電壓造成影響，導致數據接收的不正常。由此，本發明的技術方案中，在光模塊的突發光信號接收電路中，采用了一個共模電壓調整電路為限幅放大器的兩個差分電信號輸入端提供共模電壓，使得限幅放大器的兩個差分電信號輸入端的靜態偏置電壓的偏差Offset電壓接近于0，從而不影響接收后續的數據。由于為限幅放大器的兩個差分電信號輸入端提供共模電壓的速度要大大快于電容釋放電荷的速度，因此，本發明的光模塊可以更為快速地為接收下一個光信號突發包做好準備，也就可以進一步減少兩個連續光信號突發包之間的時間間隔，提高光網絡中數據傳輸的速率，即提高光網絡的帶寬。下面結合附圖詳細說明本發明實施例的技術方案。本發明實施例提供的OLT或ONU光模塊中的突發光信號接收電路，如圖3所示，包括:光電二極管301、TIA302、限幅放大電路303和共模電壓調整電路304。光電二極管301的電流輸出端與TIA302的電流輸入端相連；光電二極管301具體可以是APD或PIN光電二極管。光電二極管301用于將探測到的光信號轉換為相應的響應電流Ipd通過其電流輸出端輸出到TIA302 ；TIA302根據接收的響應電流Ipd，從其差分電信號輸出端輸出相應的差分電信號。TIA302的差分電信號輸出端與限幅放大器303的差分電信號輸入端相連；TIA302通過其差分電信號輸出端輸出差分電信號到限幅放大器303，限幅放大器303輸出相應的電信號作為接收的數據O或I發送到OLT或ONU中的系統設備。共模電壓調整電路304的共模電壓輸出端與限幅放大器303的差分電信號輸入端相連；共模電壓調整電路304還與OLT或ONU系統設備的Reset信號輸出端相連。OLT或ONU中的系統設備在確定一個光信號突發包接收完畢后，會通過其Reset信號輸出端輸出特定時長的Reset有效信號，其它時候則輸出Reset無效信號；共模電壓調整電路304在接收到OLT或ONU系統設備的Reset信號輸出端輸出的Reset有效信號時，將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端，也就是為限幅放大器303的差分電信號輸入端提供共模電壓；從而將限幅放大器303的差分電信號輸入端的電壓強制到提供的共模電壓上，可以有效地消除限幅放大器的兩個差分電信號輸入端的靜態偏置電壓的Offset電壓，以正常接收TIA后續輸出的差分電信后，即光模塊可以正常接收后續的光信號突發包。而將限幅放大器303的差分電信號輸入端的電壓強制到提供的共模電壓上的時間要遠小于電容的電荷放電時間；因此，本發明光模塊中的突發光信號接收電路可以更為快速地為接收下一個光信號突發包做好準備，也就可以進一步減少兩個連續光信號突發包之間的時間間隔，提高光網絡中數據傳輸的速率，即提高光網絡的帶寬。
共模電壓調整電路304在接收到OLT系統設備的Reset信號輸出端輸出的Reset無效信號時，釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線，使其工作在正常的業務模式，限幅放大器303的差分電信號輸入端將直接接收TIA302的差分電信號輸出端輸出的電壓；也就是說，共模電壓調整電路304在接收到Reset無效信號時，斷開與所述限幅放大器的差分電信號輸入端的連接，或者將其共模電壓輸出端設置為高阻狀態。在下個光信號突發包到達時，由于光電二極管301探測到光信號，TIA302將通過其差分電信號輸出端輸出具有一定電壓差的差分信號，限幅放大器303的差分電信號輸入端根據TIA302輸出的差分信號可以快速建立判決門限，從而正確接收數據。共模電壓調整電路304的內部結構框圖，如圖4所示，包括:共模電壓輸出單元401和控制單元402。共模電壓輸出單元401的共模電壓輸出端作為共模電壓調整電路304的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連；控制單元402在接收到OLT或ONU系統設備的Reset信號輸出端輸出的Reset有效信號時，控制共模電壓輸出單元401將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端;控制單元402在接收到OLT系統設備的Reset信號輸出端輸出的Reset無效信號時，控制共模電壓輸出單元401釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線，具體可以是控制共模電壓輸出單元401的共模電壓輸出端斷開與所述限幅放大器的差分電信號輸入端的連接，或者控制共模電壓輸出單元401的共模電壓輸出端呈高阻狀態。共模電壓輸出單元401具體可以采用常用的共模電壓輸出電路來實現。本發明提供的突發光信號接收電路具體可以設置于OLT光模塊或ONU光模塊；以及與光模塊連接的系統設備具體可以是OLT系統設備或ONU系統設備。本發明實施例提供的光模塊中，由于TIA與限幅放大器采用直連方式、并由共模電壓調整電路來保證限幅放大器的差分電信號輸入端間的Offset電壓接近0，而不再采用電容耦合方式，從而不必在接收完畢一個光信號突發包后，對電容進行放電，以更為快速地為接收下一個光信號突發包做好準備，也就可以進一步減少兩個連續光信號突發包之間的時間間隔，提高光網絡中數據傳輸的速率，即提高光網絡的帶寬。本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種光模塊中突發光信號接收電路，包括:光電二極管、TIA、限幅放大器；其特征在于，還包括:共模電壓調整電路； 其中，所述TIA的差分電信號輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連； 所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連，所述共模電壓調整電路用以在接收到系統設備輸出的Reset有效信號時，將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端。
2.如權利要求1所述的電路，其特征在于，所述共模電壓調整電路還用以在接收到系統設備輸出的Reset無效信號時，釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。
3.如權利要求2所述的電路，其特征在于，所述共模電壓調整電路具體包括:共模電壓輸出單元和控制單元；其中，所述共模電壓輸出單元的共模電壓輸出端作為所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連； 所述控制單元在接收到所述Reset有效信號時，控制所述共模電壓輸出單元將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端； 所述控制單元在接收到所述Reset無效信號時，控制共模電壓輸出單元釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。
4.如權利要求1-3所述的電路，其特征在于，所述光電二極管的電流輸出端與所述TIA的電流輸入端相連；所述光電二極管在探測到光信號后，從其電流輸出端輸出響應電流到所述TIA，所述TIA根據接收的響應電流，從其差分電信號輸出端輸出相應的差分電信號。
5.如權利要求4所述的電路，其特征在于，所述電路所在的光模塊具體為OLT光模塊或ONU光模塊；以及所述系統設備具體為OLT系統設備或ONU系統設備。
6.如權利要求5所述的電路，其特征在于，所述光電二極管具體為APD或PIN光電二極管。
7.一種光模塊，包括:光電二極管、TIA、限幅放大器；其特征在于,還包括:共模電壓調整電路； 其中，所述TIA的差分電信號輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連； 所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連，所述共模電壓調整電路用以在接收到系統設備輸出的Reset有效信號時，將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端。
8.如權利要求7所述的光模塊，其特征在于，所述共模電壓調整電路還用以在接收到系統設備輸出的Reset無效信號時，釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。
9.如權利要求8所述的光模塊，其特征在于，所述共模電壓調整電路具體包括:共模電壓輸出單元和控制單元；其中，所述共模電壓輸出單元的共模電壓輸出端作為所述共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連； 所述控制單元在接收到所述Reset有效信號時，控制所述共模電壓輸出單元將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端； 所述控制單元在接收到所述Reset無效信號時，控制共模電壓輸出單元釋放與所述限幅放大器的差分電信號輸入端相連的差分信號線。
10.如權利要求7-9任一所述的光模塊,其特征在于,所述光模塊具體為OLT光模塊或ONU光模塊；以及 所述系統設備具體為OLT系統設備或ONU系統設備。
全文摘要
本發明公開了一種光模塊及其突發光信號接收電路，所述電路包括光電二極管、TIA、限幅放大器、共模電壓調整電路；其中，TIA的差分電信號輸出端與限幅放大器的差分電信號輸入端相連；共模電壓調整電路的共模電壓輸出端與限幅放大器的差分電信號輸入端相連，共模電壓調整電路用以在接收到系統設備輸出的Reset有效信號時，將共模電壓加載到所述限幅放大器的差分電信號輸入端。由于不再采用電容耦合方式，從而不必在接收完畢一個光信號突發包后，對電容進行放電，以更為快速地為接收下一個光信號突發包做好準備，達到提高光網絡中數據傳輸的速率，提高光網絡帶寬的目的。
文檔編號H04B10/60GK103178905SQ201310076648
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月11日 優先權日2013年3月11日
發明者張春剛, 石良 申請人:青島海信寬帶多媒體技術有限公司