使用無(wú)限脈沖響應(yīng)判決反饋均衡的光接收器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于配置光接收器的技術(shù)。光電檢測(cè)器連接到負(fù)載電阻器，并且所述光電檢測(cè)器包括內(nèi)部電容器。電流源通過(guò)開(kāi)關(guān)電路連接到所述負(fù)載電阻器和所述光電檢測(cè)器。所述電流源被配置為對(duì)所述光電檢測(cè)器的所述內(nèi)部電容器進(jìn)行放電。所述開(kāi)關(guān)電路被配置為基于先前數(shù)據(jù)位，將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器。
【專利說(shuō)明】使用無(wú)限脈沖響應(yīng)判決反饋均衡的光接收器

【背景技術(shù)】
[0001] 各示例性實(shí)施例涉及光通信，更具體地說(shuō)，涉及具有無(wú)限脈沖響應(yīng)判決反饋均衡 的光接收器。
[0002] 光通信是使用光作為傳輸介質(zhì)的任何形式的電信。光通信系統(tǒng)包括將消息編碼為 光信號(hào)的發(fā)送器、將信號(hào)承載到其目的地的通道，以及從接收的光信號(hào)中再現(xiàn)消息的接收 器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種用于配置光接收器的方法。所述方法包括由連 接到負(fù)載電阻器的光電檢測(cè)器（photo detector)生成電流，所述光電檢測(cè)器包括內(nèi)部電容 器。電流源通過(guò)開(kāi)關(guān)電路連接到所述負(fù)載電阻器和所述光電檢測(cè)器。所述方法包括基于 先前數(shù)據(jù)位，由所述開(kāi)關(guān)電路將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器，以及基于所述開(kāi)關(guān)電 路將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器，由所述電流源對(duì)所述內(nèi)部電容器上的電流進(jìn)行放 電。
[0004] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種光接收器。光電檢測(cè)器連接到負(fù)載電阻器，并且 所述光電檢測(cè)器包括內(nèi)部電容器。電流源通過(guò)開(kāi)關(guān)電路連接到所述負(fù)載電阻器和所述光電 檢測(cè)器，并且所述電流源被配置為對(duì)所述光電檢測(cè)器的所述內(nèi)部電容器進(jìn)行放電。所述開(kāi) 關(guān)電路被配置為基于先前數(shù)據(jù)位，將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器。
[0005] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種用于光接收器的方法。所述方法包括由連接到 負(fù)載電阻器的光電檢測(cè)器生成電壓；以及基于所述電壓，由判決電路做出判決。在所述判決 電路的輸入端處接收所述電壓。所述方法包括基于來(lái)自所述判決電路的所述判決，由無(wú)限 脈沖響應(yīng)濾波器生成濾波輸出，其中所述無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器的所述濾波輸出與所述電壓 的衰減指數(shù)尾部相匹配；以及從所述判決電路的所述輸入端處的所述電壓中減去所述濾波 輸出，以便刪除所述電壓的所述衰減指數(shù)尾部。
[0006] 根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種光接收器。所述光接收器包括連接到負(fù)載電阻 器并被配置為生成電壓的光電檢測(cè)器。所述光接收器包括判決電路，其被配置為基于所述 電壓做出判決，其中在所述判決電路的輸入端處接收所述電壓。此外，所述光接收器包括無(wú) 限脈沖響應(yīng)濾波器，其被配置為基于來(lái)自所述判決電路的所述判決生成濾波輸出，其中所 述無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器的所述濾波輸出與所述電壓的衰減指數(shù)尾部相匹配。從所述判決電 路的所述輸入端處的所述電壓中減去所述濾波輸出，以便刪除所述電壓的所述衰減指數(shù)尾 部。
[0007] 通過(guò)本公開(kāi)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)其它特性。在此詳細(xì)描述了根據(jù)其它實(shí)施例的其它系統(tǒng)、 方法、裝置和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，并且它們被視為要求保護(hù)的本發(fā)明的一部分。為了更好 地理解示例性實(shí)施例和特性，請(qǐng)參考說(shuō)明書(shū)和附圖。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008] 在說(shuō)明書(shū)結(jié)尾處的權(quán)利要求中具體指出并明確要求保護(hù)了被視為本發(fā)明的主題。 從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的上述和其它特性將變得顯而易見(jiàn)，這些附圖是：
[0009] 圖1是光接收器的框圖；
[0010] 圖2是可以用于光接收器的電阻器電容器（RC)前端的框圖；
[0011] 圖3是RC低通濾波器的脈沖響應(yīng)的圖；
[0012] 圖4是針對(duì)負(fù)載電阻、光電二極管電容和單位間隔的實(shí)例值的主標(biāo)記（cursor)增 益-不斷變化的負(fù)載電阻的圖；
[0013] 圖5是負(fù)載電阻增加時(shí)的脈沖響應(yīng)的圖；
[0014] 圖6是示出主標(biāo)記增益-增加的負(fù)載電阻的三個(gè)不同區(qū)域的圖；
[0015] 圖7示出符號(hào)間干擾對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的影響；
[0016] 圖8示出減去衰減指數(shù)尾部（后標(biāo)記）以便實(shí)現(xiàn)符號(hào)間干擾的抵消；
[0017] 圖9是使用無(wú)限脈沖響應(yīng)（IIR)濾波器進(jìn)行反饋的判決反饋均衡器（DFE)的系統(tǒng) 級(jí)圖；
[0018] 圖10是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的使用無(wú)限脈沖響應(yīng)（IIR)判決反饋均衡器（DFE) 的光接收器的系統(tǒng)級(jí)圖；
[0019] 圖11是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的具有單獨(dú)RC前端和IIR濾波器的光接收器的電 路圖；
[0020] 圖12是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的來(lái)自光電檢測(cè)器的輸入電流和來(lái)自電流源的電 流以及產(chǎn)生的輸出電壓波形的圖；
[0021] 圖13是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的具有合并后的IIR濾波器和RC前端的光接收器 的系統(tǒng)級(jí)圖；
[0022] 圖14是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的光接收器的電路圖；
[0023] 圖15是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的光接收器；
[0024] 圖16是沒(méi)有判決反饋均衡器的判決電路的輸入節(jié)點(diǎn)處的模擬輸入電壓的圖；
[0025] 圖17是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的具有判決反饋均衡器的判決電路的輸入節(jié)點(diǎn)處 的模擬輸入電壓的圖；
[0026] 圖18是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的具有合并后的IIR濾波器和RC前端、同時(shí)添加 單獨(dú)的有限脈沖響應(yīng)（FIR)反饋路徑的光接收器的系統(tǒng)級(jí)圖；
[0027] 圖19是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的使用有限脈沖響應(yīng)（FIR)反饋路徑的另一種實(shí) 現(xiàn)的系統(tǒng)級(jí)圖；
[0028] 圖20是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的低功率全速率光接收器體系架構(gòu)的一種實(shí)現(xiàn)；
[0029] 圖21是根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的配置光接收器的方法。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 在圖1中，光通信接收器始于光電檢測(cè)器105,其將調(diào)制后的輸入光轉(zhuǎn)換為類似調(diào) 制后的電流。圖1示出光接收器1〇〇的框圖。
[0031] 典型的電流值在數(shù)十微安范圍內(nèi)，但可以更小或更大，具體取決于應(yīng)用。為了用 于接收側(cè)的數(shù)字處理，該電流必須轉(zhuǎn)換為電壓域并被放大。將該電流提供給跨阻抗放大器 (TIA)，其將電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。然后通過(guò)限幅放大器（LA)放大該電壓。將放大后的電 壓提供給判決電路，其對(duì)輸入電壓信號(hào)進(jìn)行采樣（限幅）并且輸出關(guān)聯(lián)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
[0032] 圖2示出可以用于光接收器100的電阻器電容器（RC)前端的框圖200。電阻器 &充當(dāng)電流到電壓轉(zhuǎn)換器。電容器C PD是（表示）光電二極管的內(nèi)部電容并且與光電二極 管105并聯(lián)。CPD還可以被視為包括與光電二極管并聯(lián)的其它電容，例如到光電檢測(cè)器的電 連接（焊線盤等）的電容、TIA的輸入電容以及其它寄生電容。
[0033] TIA/LA鏈的設(shè)計(jì)包括增益、帶寬和噪聲之間的多個(gè)傳統(tǒng)權(quán)衡。為了例示這些權(quán)衡， 首先考慮最簡(jiǎn)單的跨阻抗轉(zhuǎn)換器的實(shí)例，其在圖2中被示為負(fù)載電阻器&。電阻器&的跨 阻抗增益由以下等式給出：
[0034] V〇ut/Lin = Rl。
[0035] 顯然，更高的&值將導(dǎo)致更高的增益（即，更高的VTOT)。圖2中所示的基于電阻 器的光接收器的帶寬（BW)由RC濾波器確定，RC濾波器由電阻器&和光電二極管（或者更 具體地說(shuō)，光電檢測(cè)器）電容器C PD形成：
[0036] BW = 1/(2 π · RL · CPD) 〇
[0037] 為了獲得最高的可能數(shù)據(jù)速率，帶寬（BW)必須盡可能高。用于增加帶寬的一種方 法是減小光電二極管電容C PD。這通常受到以下各項(xiàng)的限制：可用光電檢測(cè)器的大小、到光 電檢測(cè)器的電連接（焊線盤等）、TIA的輸入電容以及其它寄生電容。在硅光子情況下，C PD 大幅減小，這是由于1)集成檢測(cè)器的大小非常小以及2)沒(méi)有焊線盤所致。這仍然保持?jǐn)?shù) 量級(jí)為數(shù)個(gè)fF(毫微微法拉）的較小有限值，這是由于片上寄生所致。在這項(xiàng)工作中，C PD 被視為固定。用于增加帶寬的唯一方法是減小
[0038] 但是注意，如上所述，減小&將導(dǎo)致增益減小。TIA性能的另一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是總的 集成輸入?yún)⒖茧娏髟肼暎▅? η>?)，其由以下等式給出：
[0039] |ln，in2| = (kT/X2CPD)，其中k是玻爾茲曼常數(shù)，Τ是溫度。
[0040] 在給定溫度（T)和CPD下，用于改進(jìn)輸入?yún)⒖荚肼暎▅ln， in2|)的唯一方法是增加 從輸出電壓角度仔細(xì)檢查噪聲性能示出跨阻抗增益和信噪比之間的基本關(guān)系。RC濾波器的 總集成輸出電壓噪聲（|\_2|)不依賴于（?的）電阻值，如以下等式示出：
[0041] I Vn，。ut21 = (kT/CPD)。
[0042] 輸出電壓是：ν〇υτ = RiJra。
[0043] 針對(duì)信噪比（SNR)導(dǎo)致以下等式：
[0044]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于光接收器的方法，所述方法包括： 由連接到負(fù)載電阻器的光電檢測(cè)器生成電流，所述光電檢測(cè)器包括內(nèi)部電容器； 其中電流源通過(guò)開(kāi)關(guān)電路連接到所述負(fù)載電阻器和所述光電檢測(cè)器； 基于先前數(shù)據(jù)位，由所述開(kāi)關(guān)電路將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器；以及 基于所述開(kāi)關(guān)電路將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器，由所述電流源對(duì)所述內(nèi)部電 容器上的電流進(jìn)行放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中判決電路提供所述先前數(shù)據(jù)位。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述開(kāi)關(guān)電路包括第一晶體管和第二晶體管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述第一晶體管具備連接到所述負(fù)載電阻器、所述內(nèi) 部電容器和所述光電檢測(cè)器的第一漏極、連接到所述電流源的第一源極，以及被配置為所 述判決電路的輸出端的第一柵極； 其中所述第二晶體管具備連接到電阻器的第二漏極、連接到所述電流源的第二源極， 以及連接到所述判決電路的所述輸出端的第二柵極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中響應(yīng)于所述判決電路的所述輸出端使所述第一晶體管 接通，所述第一晶體管被配置為將所述電流源連接到所述判決電路的輸入端，其中所述電 流源從所述輸入端刪除后標(biāo)記。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中響應(yīng)于所述判決電路的所述輸出端使所述第二晶體管 接通，所述第二晶體管被配置為將所述電流源連接到所述電阻器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述內(nèi)部電容器和所述負(fù)載電阻器在所述光接收器中 產(chǎn)生指數(shù)時(shí)間常數(shù)；以及 其中所述電流源重用通過(guò)所述內(nèi)部電容器和所述負(fù)載電阻器產(chǎn)生的所述指數(shù)時(shí)間常 數(shù)，以便從到所述判決電路的輸入電壓中刪除后標(biāo)記。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中將有限脈沖響應(yīng)濾波器電路連接到所述判決電路的輸 出端和輸入端以便形成反饋回路；以及 其中所述有限脈沖響應(yīng)濾波器電路被配置為通過(guò)刪除所述后標(biāo)記中的第一后標(biāo)記，消 除在刪除所述后標(biāo)記中的延遲，以便最大化到所述判決電路的所述輸入電壓中的眼開(kāi)度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述判決電路包括差分放大器、主鎖存器和從鎖存器； 以及 其中將所述差分放大器連接到所述主鎖存器，并且將所述主鎖存器連接到所述從鎖存 器。
10. -種光接收器，包括： 光電檢測(cè)器，其連接到負(fù)載電阻器，所述光電檢測(cè)器包括內(nèi)部電容器；以及 電流源，其通過(guò)開(kāi)關(guān)電路連接到所述負(fù)載電阻器和所述光電檢測(cè)器，所述電流源被配 置為對(duì)所述光電檢測(cè)器的所述內(nèi)部電容器進(jìn)行放電； 其中所述開(kāi)關(guān)電路被配置為基于先前數(shù)據(jù)位，將所述電流源連接到所述內(nèi)部電容器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的光接收器，其中判決電路提供所述先前數(shù)據(jù)位。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的光接收器，其中所述開(kāi)關(guān)電路包括第一晶體管和第二晶體管。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12的光接收器，其中所述第一晶體管具備連接到所述負(fù)載電阻器、 所述內(nèi)部電容器和所述光電檢測(cè)器的第一漏極、連接到所述電流源的第一源極，以及被配 置為所述判決電路的輸出端的第一柵極； 其中所述第二晶體管具備連接到電阻器的第二漏極、連接到所述電流源的第二源極， 以及連接到所述判決電路的所述輸出端的第二柵極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的光接收器，其中響應(yīng)于所述判決電路的所述輸出端使所述第一 晶體管接通，所述第一晶體管被配置為將所述電流源連接到所述判決電路的輸入端，其中 所述電流源從所述輸入端中刪除后標(biāo)記。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的光接收器，其中響應(yīng)于所述判決電路的所述輸出端使所述第二 晶體管接通，所述第二晶體管被配置為將所述電流源連接到所述電阻器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12的光接收器，其中所述內(nèi)部電容器和所述負(fù)載電阻器在所述光接 收器中產(chǎn)生指數(shù)時(shí)間常數(shù)；以及 其中所述電流源重用通過(guò)所述內(nèi)部電容器和所述負(fù)載電阻器產(chǎn)生的所述指數(shù)時(shí)間常 數(shù)，以便從到所述判決電路的輸入電壓中刪除后標(biāo)記。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的光接收器，其中將有限脈沖響應(yīng)濾波器電路連接到所述判決電 路的輸出端和輸入端以便形成反饋回路；以及 其中所述有限脈沖響應(yīng)濾波器電路被配置為通過(guò)刪除所述后標(biāo)記中的第一后標(biāo)記，消 除在刪除所述后標(biāo)記中的延遲，以便最大化到所述判決電路的所述輸入電壓中的眼開(kāi)度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11的光接收器，其中所述判決電路包括差分放大器、主鎖存器和從 鎖存器；以及 其中將所述差分放大器連接到所述主鎖存器，并且將所述主鎖存器連接到所述從鎖存 器。
19. 一種用于光接收器的方法，所述方法包括： 由連接到負(fù)載電阻器的光電檢測(cè)器生成電壓； 基于所述電壓，由判決電路做出判決，在所述判決電路的輸入端處接收所述電壓； 基于來(lái)自所述判決電路的所述判決，由無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器生成濾波輸出，其中所述 無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器的所述濾波輸出與所述電壓的衰減指數(shù)尾部相匹配；以及 從所述判決電路的所述輸入端處的所述電壓中減去所述濾波輸出，以便刪除所述電壓 的所述衰減指數(shù)尾部。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述光電檢測(cè)器的內(nèi)部電容器產(chǎn)生所述電壓的所述 衰減指數(shù)尾部。
21. -種光接收器，包括： 光電檢測(cè)器，其連接到負(fù)載電阻器并被配置為生成電壓； 判決電路，其被配置為基于所述電壓做出判決，在所述判決電路的輸入端處接收所述 電壓；以及 無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器，其被配置為基于來(lái)自所述判決電路的所述判決生成濾波輸出， 其中所述無(wú)限脈沖響應(yīng)濾波器的所述濾波輸出與所述電壓的衰減指數(shù)尾部相匹配； 其中從所述判決電路的所述輸入端處的所述電壓中減去所述濾波輸出，以便刪除所述 電壓的所述衰減指數(shù)尾部。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的光接收器，其中所述光電檢測(cè)器的內(nèi)部電容器產(chǎn)生所述電壓的 所述衰減指數(shù)尾部。
【文檔編號(hào)】H04B10/69GK104115424SQ201380009356
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月16日
【發(fā)明者】J·E·普勒塞爾, A·V·雷利亞科夫, C·L·朔, Y·A·弗拉索夫 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司