特征

•高達11.3 Gbps的操作

•2線數字接口

•數字可選輸入帶寬

•可調視距閾值

•數字可選輸出電壓

•數字可選輸出預相位

•可調輸入閾值電壓

•低功耗

•輸入偏移取消

•CML數據輸出，帶芯片上50Ω背面終端至VCC

•單個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

應用

•萬兆以太網光接收器

•2x、4x、8x和10x光纖通道光接收機

•SONET OC-192/SDH-64光接收機

•SFP+和XFP收發器模塊

•XENPAK、XPAK、X2和300針MSA轉發器模塊

•電纜驅動器和接收器

說明

ONET8501PB設備是一種高速3.3V限制放大器，用于多種光纖和銅纜應用，數據速率從2 Gbps到11.3 Gbps。

該設備提供了一個二線串行接口，允許對帶寬、輸出幅度、輸出搶占相位、輸入閾值電壓（片電平）和信號丟失斷言電平進行數字控制。帶寬和服務水平的預定設置也可以通過外部速率選擇引腳進行選擇。

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

該設備采用符合RoHS標準的小尺寸3-mm×3-mm，16針VQFN封裝，通常功耗小于170mW，其特點是在-40°C到100°C的溫度下工作。

設備信息

（1）、有關所有可用的軟件包，請參閱數據表末尾的訂購附錄。

典型應用電路

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。

詳細說明

概述

這種緊湊、低功耗、11.3-Gbps限幅放大器由一個高速數據通道和一個模擬可設置的輸入閾值調整相結合，一個使用兩個峰值檢測器的信號丟失檢測塊，帶有控制邏輯塊和帶隙基準電壓源和偏置電流產生模塊的雙線接口。

有關ONET8501PB的簡化框圖，請參見功能框圖。

功能框圖

功能描述

高速數據路徑

高速數據信號通過輸入信號引腳DIN+/DIN-，應用于數據路徑。數據通路由一個100Ω差分終端電阻器和一個用于速率選擇的數字控制帶寬開關輸入緩沖器組成。RATE1和RATE0引腳可用于控制濾波器的帶寬。使用默認帶寬設置；但是，可以通過串行接口使用寄存器4到7更改這些設置。有關費率選擇的詳細信息，見表19。增益級和輸出緩沖級跟隨輸入緩沖器，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。放大的數據輸出信號可在輸出引腳DOUT+和DOUT處獲得，其中包括芯片上2×50-Ω背面終端到VCC。

偏移消除補償內部偏移電壓，從而確保即使對于非常小的輸入數據信號也能正常工作。可以禁用偏移消除，以便可以調整輸入閾值電壓以優化誤碼率或改變交叉眼以補償輸入信號脈沖寬度失真。通過設置OCDIS=1（寄存器0的位1），可以禁用偏移消除。可使用寄存器設置THADJ[0..7]（寄存器1）調整輸入閾值電平。有關輸入閾值調整的詳細信息，請參閱表19。

低頻截止低至80千赫，內置濾波電容器。對于需要更低截止頻率的應用，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的值導致10 kHz的低頻截止。

帶隙電壓和偏壓的產生

ONET8501PB限制放大器由連接到VCC引腳的單個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生一個獨立于電源電壓的參考電壓，從中可導出所有其他內部所需的電壓和偏置電流。

設備功能模式

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置AMP[0..1]（寄存器3）設置為350 mVpp、650 mVpp或850 mVpp。為了補償連接到輸出端的傳輸線的頻率相關損耗，ONET8501PB具有輸出級的可調預相位。可以使用寄存器設置PEADJ[0..3]（寄存器2），以1-dB的步長將搶占相位設置為0到8db。

速率選擇

有16個可能的內部濾波器設置（4位）來調整小信號帶寬以適應數據速率。對于快速速率選擇，可使用RATE1和RATE0引腳選擇4個默認值。使用串行接口，可以自定義帶寬設置，而不是使用默認值。默認帶寬和用于更改帶寬設置的寄存器如表1所示。

如果速率選擇寄存器選擇位設置為低，例如RSASEL=0（寄存器4的第7位），則使用該寄存器的默認帶寬。如果寄存器選擇位設置為高，例如RSASEL=1（寄存器4的第7位），則當RATE0=0和RATE1=0時，RSA[0..3]（寄存器4）的內容用于設置輸入濾波器帶寬。速率選擇寄存器RSA、RSB、RSC、RSD的設置和相應的濾波器帶寬如表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，則內部拉高；如果RATE0未連接，則內部拉低，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）的內容可以用來調整帶寬。

信號丟失檢測

信號丟失檢測由2個獨立的液位檢測器完成，以覆蓋較寬的動態范圍。增益級的輸入信號和輸出信號的峰值由峰值檢測器監測。峰值與信號丟失檢測塊內的預定信號丟失閾值電壓進行比較。作為比較的結果，產生了指示輸入信號幅度低于規定閾值水平的服務水平信號。服務水平斷言水平可通過串行接口進行設置。有2個LOS范圍可通過串行接口用LORNG位（位2寄存器0）設置。通過設置位損失=1，使用服務水平斷言值的高范圍（35 mVpp到80 mVpp），通過設置位損失=0，使用服務水平斷言值的低范圍（15 mVpp到35 mVpp）。

每個服務水平范圍有128個可能的內部服務水平設置（7位），以調整服務水平斷言水平。對于快速服務水平選擇，可使用RATE1和RATE0引腳選擇4個默認值；但是，可以自定義服務水平設置，而不是使用默認值。默認服務水平斷言水平和用于更改服務水平設置的寄存器如表3所示。

如果LOS寄存器選擇位設置為低，例如LOSASEL=0（寄存器8的位7），則使用該寄存器的默認LOS assert level。如果寄存器選擇位被設置為高，例如LOSASEL=1（寄存器8的第7位），那么當RATE1=0和RATE0=0時，LOSA[0..6]（寄存器8）的內容用于設置服務水平斷言。如果使用串行接口，則不必使用RATE1和RATE0引腳。如果RATE1未連接，則內部拉高；如果RATE0未連接，則內部拉低，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）的內容可以用來調整服務水平斷言。

編程

2線接口和控制邏輯

ONET8501PB使用2線串行接口進行數字控制。例如，兩個電路輸入SDA和SCK分別由微控制器的串行數據和串行時鐘驅動。兩個輸入包括100-kΩ上拉電阻器至VCC。為了驅動這些輸入，TI建議使用開路漏極輸出。

2線接口允許對內存映射進行寫入訪問，以修改控制寄存器，讀取訪問權限以讀取控制和狀態信號。ONET8501PB只是從設備，這意味著它不能自己啟動傳輸；它在傳輸期間始終依賴于SCK信號的可用性。主設備提供時鐘信號以及啟動和停止命令。數據傳輸協議如下：

1.啟動命令；

2.7位從機地址（1000100），后跟第八位，即數據方向位（R/W）。0表示寫入，1表示讀取；

3.8位寄存器地址；

4.8位寄存器數據字；

5.停止命令；

關于定時，ONET8501PB與I2C兼容。典型的時序如圖13所示，完整的數據傳輸如圖14所示。表4定義了圖13的參數。

總線空閑：SDA和SCK線都保持高位。

開始數據傳輸：當SCK線路為高電平時，SDA線路的狀態從高電平到低電平的變化定義了一個或多個啟動條件。每次數據傳輸都從一個開始條件開始。

停止數據傳輸：當SCK線路處于高電平時，SDA線路的狀態從低變高定義了停止條件（P）。每次數據傳輸都以一個停止條件結束；但是，如果主機仍然希望在總線上通信，它可以生成一個重復的啟動條件，并在不首先生成停止條件的情況下尋址另一個從站。

數據傳輸：在開始和停止條件之間只能傳輸一個數據字節。接收方確認數據傳輸。

確認：每個接收設備，當尋址時，必須產生一個確認位。發送器釋放SDA線，并且在應答時鐘脈沖期間，確認的設備必須以這樣的方式下拉SDA線，使得SDA線在應答時鐘脈沖的高周期內穩定在低位。必須考慮設置和保持時間。當從機接收器沒有確認從機地址時，數據線必須被從機保持在高位。然后，主機可以生成一個停止條件來中止傳輸。如果從機接收器確實確認從機地址，但在傳輸過程中的一段時間后無法接收更多的數據字節，則主機必須中止傳輸。這由從設備在隨后的第一個字節上生成not應答來指示。從機使數據線處于高位，主設備生成停止條件。

應用與實施

注意

以下應用章節中的信息不是TI組件規范的一部分，TI不保證其準確性或完整性。TI的客戶負責確定組件的適用性。客戶應驗證和測試其設計實現，以確認系統功能。

申請信息

圖15顯示了數字控制的典型應用程序。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。

典型應用

圖15顯示了使用ONET8501PB的典型應用電路。

設計要求

對于這個設計示例，使用表20中列出的參數作為輸入參數。

詳細設計程序

串聯電阻器的作用是改善VCSEL驅動器和VCSEL之間的信號完整性。由于VCSEL阻抗隨其類型而變化，串聯電阻器為調制電流輸出提供了更好的匹配阻抗。

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

應用曲線

電源建議

ONET8401PB設計用于在2.95 V到3.6 V的輸入電源電壓范圍內工作。

對于SFP+模塊，必須使用ONE8501PB，因為其交流共模電壓較低。

ONE8501PB的電源電流取決于輸出振幅設置。

SFP+模塊的典型設置為650 mVpp輸出電壓。在這種情況下，典型的供電電流為50毫安，導致165兆瓦。

布局

布局指南

對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的抖動。TI建議將DOUT+和DOUT-傳輸線與DIN+和DIN-傳輸線最大限度地分離，以最小化發射機到接收機的串擾。

布局示例

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