特征

•高達(dá)11.3 Gbps的操作

•2線數(shù)字接口

•數(shù)字可選輸入帶寬

•可調(diào)視距閾值

•數(shù)字可選輸出電壓

•數(shù)字可選輸出預(yù)相位

•可調(diào)輸入閾值電壓

•低功耗

•輸入偏移取消

•CML數(shù)據(jù)輸出，帶芯片上50Ω背面終端至VCC

•單個(gè)3.3V電源

•輸出禁用

•表面安裝小尺寸3-mm×3-mm，16針，符合RoHS的VQFN封裝

應(yīng)用

•萬兆以太網(wǎng)光接收器

•2x、4x、8x和10x光纖通道光接收機(jī)

•SONET OC-192/SDH-64光接收機(jī)

•SFP+和XFP收發(fā)器模塊

•XENPAK、XPAK、X2和300針MSA轉(zhuǎn)發(fā)器模塊

•電纜驅(qū)動(dòng)器和接收器

說明

ONET8501PB設(shè)備是一種高速3.3V限制放大器，用于多種光纖和銅纜應(yīng)用，數(shù)據(jù)速率從2 Gbps到11.3 Gbps。

該設(shè)備提供了一個(gè)二線串行接口，允許對(duì)帶寬、輸出幅度、輸出搶占相位、輸入閾值電壓（片電平）和信號(hào)丟失斷言電平進(jìn)行數(shù)字控制。帶寬和服務(wù)水平的預(yù)定設(shè)置也可以通過外部速率選擇引腳進(jìn)行選擇。

ONET8501PB提供約34分貝的增益，確保輸入信號(hào)的全差分輸出擺幅低至20 mVpp。輸出振幅可調(diào)為350 mVpp、650 mVpp或850 mVpp。為了補(bǔ)償連接到器件輸出端的微帶線或帶狀線的頻率相關(guān)損耗，在輸出級(jí)中包括可編程的前置相位。還提供了可設(shè)置的信號(hào)丟失檢測和輸出禁用。

該設(shè)備采用符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)的小尺寸3-mm×3-mm，16針VQFN封裝，通常功耗小于170mW，其特點(diǎn)是在-40°C到100°C的溫度下工作。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請(qǐng)參閱數(shù)據(jù)表末尾的訂購附錄。

典型應(yīng)用電路

引腳配置

典型特征

除非另有說明，典型工作條件為VCC=3.3V，TA=25℃，AMP1=0，AMP0=1（寄存器3）和最大帶寬。

詳細(xì)說明

概述

這種緊湊、低功耗、11.3-Gbps限幅放大器由一個(gè)高速數(shù)據(jù)通道和一個(gè)模擬可設(shè)置的輸入閾值調(diào)整相結(jié)合，一個(gè)使用兩個(gè)峰值檢測器的信號(hào)丟失檢測塊，帶有控制邏輯塊和帶隙基準(zhǔn)電壓源和偏置電流產(chǎn)生模塊的雙線接口。

有關(guān)ONET8501PB的簡化框圖，請(qǐng)參見功能框圖。

功能框圖

功能描述

高速數(shù)據(jù)路徑

高速數(shù)據(jù)信號(hào)通過輸入信號(hào)引腳DIN+/DIN-，應(yīng)用于數(shù)據(jù)路徑。數(shù)據(jù)通路由一個(gè)100Ω差分終端電阻器和一個(gè)用于速率選擇的數(shù)字控制帶寬開關(guān)輸入緩沖器組成。RATE1和RATE0引腳可用于控制濾波器的帶寬。使用默認(rèn)帶寬設(shè)置；但是，可以通過串行接口使用寄存器4到7更改這些設(shè)置。有關(guān)費(fèi)率選擇的詳細(xì)信息，見表19。增益級(jí)和輸出緩沖級(jí)跟隨輸入緩沖器，它們一起提供34db的增益。該裝置可接受從5 mVpp到2000 mVpp的輸入振幅電平。放大的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)可在輸出引腳DOUT+和DOUT處獲得，其中包括芯片上2×50-Ω背面終端到VCC。

偏移消除補(bǔ)償內(nèi)部偏移電壓，從而確保即使對(duì)于非常小的輸入數(shù)據(jù)信號(hào)也能正常工作。可以禁用偏移消除，以便可以調(diào)整輸入閾值電壓以優(yōu)化誤碼率或改變交叉眼以補(bǔ)償輸入信號(hào)脈沖寬度失真。通過設(shè)置OCDIS=1（寄存器0的位1），可以禁用偏移消除。可使用寄存器設(shè)置THADJ[0..7]（寄存器1）調(diào)整輸入閾值電平。有關(guān)輸入閾值調(diào)整的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱表19。

低頻截止低至80千赫，內(nèi)置濾波電容器。對(duì)于需要更低截止頻率的應(yīng)用，可以將額外的外部濾波器電容器連接到COC1和COC2引腳上。330 pF的值導(dǎo)致10 kHz的低頻截止。

帶隙電壓和偏壓的產(chǎn)生

ONET8501PB限制放大器由連接到VCC引腳的單個(gè)3.3伏電源電壓供電。此電壓指接地（GND）。

片上帶隙電壓電路產(chǎn)生一個(gè)獨(dú)立于電源電壓的參考電壓，從中可導(dǎo)出所有其他內(nèi)部所需的電壓和偏置電流。

設(shè)備功能模式

高速輸出緩沖器

緩沖器的輸出振幅可通過串行接口使用寄存器設(shè)置AMP[0..1]（寄存器3）設(shè)置為350 mVpp、650 mVpp或850 mVpp。為了補(bǔ)償連接到輸出端的傳輸線的頻率相關(guān)損耗，ONET8501PB具有輸出級(jí)的可調(diào)預(yù)相位。可以使用寄存器設(shè)置PEADJ[0..3]（寄存器2），以1-dB的步長將搶占相位設(shè)置為0到8db。

速率選擇

有16個(gè)可能的內(nèi)部濾波器設(shè)置（4位）來調(diào)整小信號(hào)帶寬以適應(yīng)數(shù)據(jù)速率。對(duì)于快速速率選擇，可使用RATE1和RATE0引腳選擇4個(gè)默認(rèn)值。使用串行接口，可以自定義帶寬設(shè)置，而不是使用默認(rèn)值。默認(rèn)帶寬和用于更改帶寬設(shè)置的寄存器如表1所示。

如果速率選擇寄存器選擇位設(shè)置為低，例如RSASEL=0（寄存器4的第7位），則使用該寄存器的默認(rèn)帶寬。如果寄存器選擇位設(shè)置為高，例如RSASEL=1（寄存器4的第7位），則當(dāng)RATE0=0和RATE1=0時(shí)，RSA[0..3]（寄存器4）的內(nèi)容用于設(shè)置輸入濾波器帶寬。速率選擇寄存器RSA、RSB、RSC、RSD的設(shè)置和相應(yīng)的濾波器帶寬如表2所示。

如果使用串行接口，則不必使用RATE1和RATE0引腳。如果RATE1未連接，則內(nèi)部拉高；如果RATE0未連接，則內(nèi)部拉低，因此選擇寄存器7。因此，通過串行接口改變RSD[0..3]（寄存器7）的內(nèi)容可以用來調(diào)整帶寬。

信號(hào)丟失檢測

信號(hào)丟失檢測由2個(gè)獨(dú)立的液位檢測器完成，以覆蓋較寬的動(dòng)態(tài)范圍。增益級(jí)的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的峰值由峰值檢測器監(jiān)測。峰值與信號(hào)丟失檢測塊內(nèi)的預(yù)定信號(hào)丟失閾值電壓進(jìn)行比較。作為比較的結(jié)果，產(chǎn)生了指示輸入信號(hào)幅度低于規(guī)定閾值水平的服務(wù)水平信號(hào)。服務(wù)水平斷言水平可通過串行接口進(jìn)行設(shè)置。有2個(gè)LOS范圍可通過串行接口用LORNG位（位2寄存器0）設(shè)置。通過設(shè)置位損失=1，使用服務(wù)水平斷言值的高范圍（35 mVpp到80 mVpp），通過設(shè)置位損失=0，使用服務(wù)水平斷言值的低范圍（15 mVpp到35 mVpp）。

每個(gè)服務(wù)水平范圍有128個(gè)可能的內(nèi)部服務(wù)水平設(shè)置（7位），以調(diào)整服務(wù)水平斷言水平。對(duì)于快速服務(wù)水平選擇，可使用RATE1和RATE0引腳選擇4個(gè)默認(rèn)值；但是，可以自定義服務(wù)水平設(shè)置，而不是使用默認(rèn)值。默認(rèn)服務(wù)水平斷言水平和用于更改服務(wù)水平設(shè)置的寄存器如表3所示。

如果LOS寄存器選擇位設(shè)置為低，例如LOSASEL=0（寄存器8的位7），則使用該寄存器的默認(rèn)LOS assert level。如果寄存器選擇位被設(shè)置為高，例如LOSASEL=1（寄存器8的第7位），那么當(dāng)RATE1=0和RATE0=0時(shí)，LOSA[0..6]（寄存器8）的內(nèi)容用于設(shè)置服務(wù)水平斷言。如果使用串行接口，則不必使用RATE1和RATE0引腳。如果RATE1未連接，則內(nèi)部拉高；如果RATE0未連接，則內(nèi)部拉低，因此選擇寄存器11。因此，通過串行接口改變LOSD[0..6]（寄存器11）的內(nèi)容可以用來調(diào)整服務(wù)水平斷言。

編程

2線接口和控制邏輯

ONET8501PB使用2線串行接口進(jìn)行數(shù)字控制。例如，兩個(gè)電路輸入SDA和SCK分別由微控制器的串行數(shù)據(jù)和串行時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)輸入包括100-kΩ上拉電阻器至VCC。為了驅(qū)動(dòng)這些輸入，TI建議使用開路漏極輸出。

2線接口允許對(duì)內(nèi)存映射進(jìn)行寫入訪問，以修改控制寄存器，讀取訪問權(quán)限以讀取控制和狀態(tài)信號(hào)。ONET8501PB只是從設(shè)備，這意味著它不能自己啟動(dòng)傳輸；它在傳輸期間始終依賴于SCK信號(hào)的可用性。主設(shè)備提供時(shí)鐘信號(hào)以及啟動(dòng)和停止命令。數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議如下：

1.啟動(dòng)命令；

2.7位從機(jī)地址（1000100），后跟第八位，即數(shù)據(jù)方向位（R/W）。0表示寫入，1表示讀取；

3.8位寄存器地址；

4.8位寄存器數(shù)據(jù)字；

5.停止命令；

關(guān)于定時(shí)，ONET8501PB與I2C兼容。典型的時(shí)序如圖13所示，完整的數(shù)據(jù)傳輸如圖14所示。表4定義了圖13的參數(shù)。

總線空閑：SDA和SCK線都保持高位。

開始數(shù)據(jù)傳輸：當(dāng)SCK線路為高電平時(shí)，SDA線路的狀態(tài)從高電平到低電平的變化定義了一個(gè)或多個(gè)啟動(dòng)條件。每次數(shù)據(jù)傳輸都從一個(gè)開始條件開始。

停止數(shù)據(jù)傳輸：當(dāng)SCK線路處于高電平時(shí)，SDA線路的狀態(tài)從低變高定義了停止條件（P）。每次數(shù)據(jù)傳輸都以一個(gè)停止條件結(jié)束；但是，如果主機(jī)仍然希望在總線上通信，它可以生成一個(gè)重復(fù)的啟動(dòng)條件，并在不首先生成停止條件的情況下尋址另一個(gè)從站。

數(shù)據(jù)傳輸：在開始和停止條件之間只能傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)。接收方確認(rèn)數(shù)據(jù)傳輸。

確認(rèn)：每個(gè)接收設(shè)備，當(dāng)尋址時(shí)，必須產(chǎn)生一個(gè)確認(rèn)位。發(fā)送器釋放SDA線，并且在應(yīng)答時(shí)鐘脈沖期間，確認(rèn)的設(shè)備必須以這樣的方式下拉SDA線，使得SDA線在應(yīng)答時(shí)鐘脈沖的高周期內(nèi)穩(wěn)定在低位。必須考慮設(shè)置和保持時(shí)間。當(dāng)從機(jī)接收器沒有確認(rèn)從機(jī)地址時(shí)，數(shù)據(jù)線必須被從機(jī)保持在高位。然后，主機(jī)可以生成一個(gè)停止條件來中止傳輸。如果從機(jī)接收器確實(shí)確認(rèn)從機(jī)地址，但在傳輸過程中的一段時(shí)間后無法接收更多的數(shù)據(jù)字節(jié)，則主機(jī)必須中止傳輸。這由從設(shè)備在隨后的第一個(gè)字節(jié)上生成not應(yīng)答來指示。從機(jī)使數(shù)據(jù)線處于高位，主設(shè)備生成停止條件。

應(yīng)用與實(shí)施

注意

以下應(yīng)用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準(zhǔn)確性或完整性。TI的客戶負(fù)責(zé)確定組件的適用性。客戶應(yīng)驗(yàn)證和測試其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請(qǐng)信息

圖15顯示了數(shù)字控制的典型應(yīng)用程序。在這種情況下，DIN+和DIN-連接到跨阻放大器（ROSA），而DOUT+和DOUT-連接到SFP連接器。微處理器和SCA連接。

典型應(yīng)用

圖15顯示了使用ONET8501PB的典型應(yīng)用電路。

設(shè)計(jì)要求

對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)示例，使用表20中列出的參數(shù)作為輸入?yún)?shù)。

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

串聯(lián)電阻器的作用是改善VCSEL驅(qū)動(dòng)器和VCSEL之間的信號(hào)完整性。由于VCSEL阻抗隨其類型而變化，串聯(lián)電阻器為調(diào)制電流輸出提供了更好的匹配阻抗。

輸出振幅調(diào)整設(shè)置為：AMP0=1和AMP1=0（見寄存器3）。DIN+、DIN-、DOUT+和DOUT-與0.1μF交流耦合。

應(yīng)用曲線

電源建議

ONET8401PB設(shè)計(jì)用于在2.95 V到3.6 V的輸入電源電壓范圍內(nèi)工作。

對(duì)于SFP+模塊，必須使用ONE8501PB，因?yàn)槠浣涣鞴材ｋ妷狠^低。

ONE8501PB的電源電流取決于輸出振幅設(shè)置。

SFP+模塊的典型設(shè)置為650 mVpp輸出電壓。在這種情況下，典型的供電電流為50毫安，導(dǎo)致165兆瓦。

布局

布局指南

對(duì)于高速傳輸線和高性能連接線，使用50Ω-100Ω輸出。傳輸線的長度必須盡可能短，以減少損耗和模式相關(guān)的抖動(dòng)。TI建議將DOUT+和DOUT-傳輸線與DIN+和DIN-傳輸線最大限度地分離，以最小化發(fā)射機(jī)到接收機(jī)的串?dāng)_。

布局示例

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