光模块接收电路(精品).ppt

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1、光模块接收电路光模块接收电路IC原理与应用原理与应用主主 要要 内内 容容n前置放大电路工作原理n限幅放大器电路工作原理n误码率测试和接收灵敏度评估n时钟数据恢复（CDR）电路工作原理电流电流电压转换电路电压转换电路n电流i流过电阻R就会产生电压iR(a)n运算放大器构成的I-V变换电路(b)这种I-V变换电路中有一个负反馈电阻Rf，所以又被称做跨阻放大器（TIATranimpedance Amplifier）对对TIA的技术要求的技术要求n低的等效输入噪声电流n高输入阻抗，低输入电容n足够宽的通频带fH0.75工作速率n宽动态范围nRf要足够大，以保证有足够大的输出电压跨阻放大器典型电路跨阻

2、放大器典型电路n右图是分离元件构成的TIA典型电路nQ1也可以采用高频FET，这样输入阻抗可以做得很高n因为采用分离元件，寄生参数的影响就很严重，所以电路的工作速率不高，通常在早期低速模块中采用一个跨阻放大器一个跨阻放大器IC原理电路原理电路n上图是一个低速差分输出的集成电路TIA的内部原理电路自动增益控制（自动增益控制（AGC）电路）电路n放大器对大信号是双向限幅的n光信号是单向的（0、1）n光信号过大时就会产生脉冲失真（单边削波），01判别就会出错出现误码nTIA就必须有AGC功能，以保证足够的信号动态范围AGC电路（电路（1）-可变跨阻可变跨阻AGC电路（电路（2）-消直流和二极管限幅消

3、直流和二极管限幅消直流电路原理消直流电路原理AGC电路（电路（3）-混合方案混合方案TIA应用应用nTIA和探测器偏置（Vpd）必须通过良好的去耦滤波电路供电nPD和TIA必须有良好的屏蔽nTIA的通频带(-3db高频截止频率)：fH=(0.70.75)数据率fH过小，会产生码间干扰；过高，会降低信噪比n选用低的等效输入噪声电流、高的跨阻抗的T1A，才能得较高灵敏度限幅放大器限幅放大器nTIA输出的是模拟信号，要把它转换成数字信号才能被信号处理电路识别n限幅放大器起的作用就是把TIA输出的幅度不同的信号处理成等幅的数字信号n限幅放大器 Limiting Amplifier主放大器 Post A

4、mplifier 量化器 Quantizer限幅放大器工作原理和典型电路限幅放大器工作原理和典型电路n限幅放大器主要有三部分组成：直流耦合多级放大器直流漂移补偿（自动调零）电路光功率检测告警电路（有滞回的比较器）接收灵敏度接收灵敏度n接收灵敏度指光接收机满足指定比特差错率（如10-10或10-12）时可接收的最小平均光功率(dBm)这是光接收机的重要指标之一n噪声是限制接收灵敏度的最主要因素n右图就是误码率和信噪比的关系曲线n只要知道了TIA的等效输入噪声电流，应用此曲线就可推算出接收灵敏度接收灵敏度测量接收灵敏度测量什么是比特误码率？什么是比特误码率？n比特误码率（BERBit Error

5、Ratio）是衡量一个光接收机性能的最基本的参数 BER=nBER的表示形式：110-N 或者 1.0E-N (N是正整数)接收的误码比特数被接收到的比特数在测量时间内误码数比特率X测量时间影响误码率的因素影响误码率的因素n光功率（和消光比）的大小n信号噪声比（SNR）n传输速率（数据比特率）n抖动n信号码型n工作波长n码间干扰n模块中元器件性能劣化或故障误码仪（误码仪（BERT）n误码仪（Bit Error Ratio Tester）由码型发生器和误码分析仪组成n它通过比较码型发生器产生的数据码和光接收机收到并转换成电信号的数据码来测试待测光接收机在不同输入光功率时的误码率伪随机二进制序列（

6、伪随机二进制序列（PRBS）nPRBS：Pseudo Random Binary Sequence序列长度2n-1，即每隔2n-1个比特就重复nPRBS的特点：1.PRBS可以由n个移位寄存器串接并加上反馈产生2.在2n-1比特长度内，01是随机分布的（类似噪声），其中0和1的个数是相等的3.在PRBS码型中包含最大n个连1码和n-1个连0码（反转后就是n-1个连1码和n个连0码）伪随机码的产生伪随机码的产生为何采用为何采用PRBS？nPRBS相当于“随机数据”，因此它的频谱特征（在有限频带内）与白噪声接近，所以它适合用于测试通信系统的性能n这种数据的排列规则是确定的n一个PRBS序列可以串/

7、并转换成多路（2、4、8、16路），每路输出的速率降低，但仍然保持原序列的一切特征；反之，同一时钟源低速率多路（2、4、8、16路）同一n数的PRBS可以经并/串转换成高速率的n阶PRBS。在高速时很容易产生PRBS和测量误码率时钟和数据恢复（时钟和数据恢复（CDR）电路）电路n在数字通信系统中，码元同步是系统正常工作的必要条件n时钟和数据恢复电路（Clock and Data Recovery CDR）的作用就是在输入数据信号中提取时钟信号并找出数据和时钟正确的相位关系锁相环（锁相环（PLL）电路）电路n基本锁相环（PLL）电路主要由三部分组成：相位检测器（鉴相器 PD）低通滤波器（LPF）压控振荡器（VCO）锁相环（锁相环（PLL）电路）电路n这是改进型PLL电路，由下列几部分组成：相位频率检测器PFD充电泵环路滤波器压控振荡器VCON分频器CDR典型电路（典型电路（1）CDR典型电路（典型电路（2）评估评估CDR的基本性能的基本性能n抖动包括抖动传递、抖动发生、抖动容限、抖动峰值n相位误差n捕获（锁定）时间n捕获范围