[發明專利]一種基于ADC的400G PAM-4信號檢測校準技術

在審

• 申請號: 202111317539.6
• 申請日: 2021-11-09
• 公開（公告）號: CN116112014A
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 馬文炳;王祚棟;毛蔚;白昀
• 申請（專利權）人: 飛昂通訊科技南通有限公司
• 主分類號: H03M1/10
• 分類號: H03M1/10
• 代理公司: 北京恒律知識產權代理有限公司 11416
• 代理人: 龐立巖

本發明公開了一種基于ADC的400G?PAM?4信號檢測校準技術，本發明是根據400G?PAM?4光接收模塊對光信號強度檢測高精度要求而提出的針對PAM?4光信號的平均光強進行檢測監控及系統自校準的電路設計，可在不影響高速信號質量及其完整性的情況下實時檢測光信號強度，自校準系統設計可以顯著降低芯片制作過程中工藝角及器件失配帶來的不利影響，本發明的優點是：本發明具有低功耗，高精度，高可靠性，高可拓展性，實現了不影響高速信號質量及其完整性的情況下實時檢測光信號強度，顯著降低芯片制作過程中工藝角及器件失配帶來的不利影響，提高了產品良率。

技術領域

本發明涉及集成電路設計技術領域，具體為一種基于ADC的400G?PAM-4?信號檢測校準技術。

背景技術

隨著流量加速爆發，交換機和服務器快速迭代。2016-2021全球流量年復合增長率25％，這意味著流量每三年翻一番，5G到來單位流量價格下降將帶來更快的流量增長。流量的爆發導致服務器和交換機的升級需求，帶來光模塊的配套升級。同時對光模塊的穩定性要求更高，工業級溫度下要求光模塊的穩定工作時間在5年以上。從產品設計上來說，光模塊實現更高的速率只有提高光源速率、提高通道數以及高階調制三種解決方案。提高光源速率面臨著III-V族半導體激光器性能瓶頸，提高并行通道數面臨著體積、功耗、散熱等設計封裝難點，并且增加了客戶的光纖資源成本。高階調制主要有PAM4?或相干調制兩種，PAM4是目前傳統方案下400G光模塊最常用提高單通道速率的方法，較NRZ調制速率提高2倍。但400G?PAM-4調制光信號傳輸過程較傳統NRZ調制對于高速信號質量及其完整性提出了更高的要求。同時400G?PAM-4?光接收模塊需要精準監控輸入PAM-4光信號的平均光強以動態調節光模塊功耗，提高光模塊壽命。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于ADC的400G?PAM-4信號檢測校準技術，解決了400G?PAM-4調制光信號傳輸過程較傳統NRZ調制對于高速信號質量及其完整性提出了更高的要求。同時400G?PAM-4光接收模塊需要精準監控輸入PAM-4光信號的平均光強以動態調節光模塊功耗，提高光模塊壽命的問題。

(二)技術方案

本發明是根據400G?PAM-4光接收模塊對光信號強度檢測高精度要求而提出的針對PAM-4光信號的平均光強進行檢測監控及系統自校準的電路設計。可在不影響高速信號質量及其完整性的情況下實時檢測光信號強度。自校準系統設計可以顯著降低芯片制作過程中工藝角及器件失配帶來的不利影響。

按照本發明提供的技術方案，所述應用于400G?PAM-4光信號強度檢測及校準設計其特征在于光電二極管供電支路上串聯電阻產生電壓差指示光電流；電阻電壓差經過一系列電路轉換為數字信號進行光強檢測監控及處理；通過可調電阻，可調電流及下拉大電阻等一系列手段達到校準檢測系統精度的目的。

所述應用于400G?PAM-4光信號強度檢測及校準設計，其特征在于光電二極管供電支路上串聯電阻阻值選擇相對較小，以保證光電二極管陰極在大電流環境下有足夠電壓動態余量，阻值通常需要小于300ohm。

所述應用于400G?PAM-4光信號強度檢測及校準設計，其特征在于下拉大電阻及可調電流所產生的正輸出偏移電流需要足夠覆蓋工藝角及器件失配所可能帶來負輸出偏移電流范圍。

所述應用于400G?PAM-4光信號強度檢測及校準設計，其特征在于模擬數字轉換器采用電荷重組電容型逐次逼近型結構可降低量化功耗，提高精準度。

(三)有益效果

本發明具有低功耗，高精度，高可靠性，高可拓展性。實現了不影響高速信號質量及其完整性的情況下實時檢測光信號強度。顯著降低芯片制作過程中工藝角及器件失配帶來的不利影響，提高了產品良率。

附圖說明