光接收器的特征是將光轉(zhuǎn)換為電信號的儀器。知道光由于其分散性而不那么容易處理，因此設(shè)計光接收器并不是一件容易的事。為了獲得良好的設(shè)計，至關(guān)重要的是必須清楚地了解將影響接收機靈敏度的不同參數(shù)。

本應(yīng)用筆記全部涉及光接收器靈敏度，其中包括由于幅度和時序上的隨機噪聲和符號間干擾（ISI）的積累而可能對功率輸出產(chǎn)生的影響。該分析基于正常的接收器靈敏度，假設(shè)理想輸入信號的干擾可忽略不計，例如ISI，上升/下降時間，抖動和發(fā)射器相對強度噪聲（RIN）。

存在ISI時的Q因子

典型的光接收器由一個光光電檢測器，一個跨阻放大器，一個限幅放大器和一個時鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)模塊組成。簡化的光接收器模型如圖1所示。

接收到的光信號首先被轉(zhuǎn)換為光電流，并由跨阻放大器（TIA）放大。限幅放大器充當(dāng)“決策”電路，在該電路中，將采樣電壓v（t）與決策閾值Vth進行比較。在此數(shù)據(jù)決策點，信號由于隨機噪聲和ISI的積累而顯著降低，導(dǎo)致由于眼圖閉合而做出錯誤的決策。

在實際的接收器實現(xiàn)中，由于接收器帶寬限制，基線漂移或有源組件的非線性而存在ISI。如果我們在數(shù)據(jù)決策之前監(jiān)視信號眼圖，我們會發(fā)現(xiàn)，除了隨機噪聲之外，信號還存在一定量的由ISI引起的有界振幅波動，這表現(xiàn)出很強的模式依賴性。

要估計ISI對光學(xué)靈敏度的影響，一種簡單的解決方案是考慮最壞情況下的放大噪聲分布。通過將高斯分布的平均值從V1和V0移至下幅度邊界（V1-V（ISI））和（V0 + V（ISI）），可以單獨完成此操作。假定V（ISI）是由ISI引起的垂直眼圖閉合（圖2）。在這種情況下，可以通過根據(jù)最壞情況的噪聲分布計算BER來獲得信號Q因子。

光學(xué)靈敏度估算

為獲得最佳光學(xué)靈敏度，在決定數(shù)據(jù)之前最大化信號Q系數(shù)很重要。以下部分說明了在考慮整體接收器隨機噪聲，ISI和CDR抖動容限的情況下，如何通過實際的設(shè)備實現(xiàn)方式準(zhǔn)確估算接收器的光靈敏度。給出了使用MAXIM器件的10Gbps接收器和2.5Gbps接收器的示例。

符號間干擾代價

在光接收機中，ISI可能來自以下來源之一：高頻帶寬限制；交流耦合或直流偏移消除環(huán)路引起的低頻截止不足；帶內(nèi)增益平坦度；TIA互連和限幅放大器之間的多次反射。根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)的性質(zhì)，ISI失真可能會有所不同。ISI導(dǎo)致幅度和時序均閉眼。

如果我們將垂直閉眼時的ISI定義為：

ISI損失定義為與ISI = 0時的理想情況相比，存在ISI時光學(xué)靈敏度的差異。計算結(jié)果如圖3所示。對于10％ISI失真，光功率損失為0.46dB。

結(jié)論

確定幅度和時序的誤差源，包括對這些誤差的分辨率，是在尋求更好的光接收器靈敏度時要考慮的主要內(nèi)容。在本文檔中，討論了影響光接收器性能的因素以及良好設(shè)計所需考慮的參數(shù)。

編輯：hfy