ONET8521T：高速限幅跨阻放大器的卓越之選

在高速光通信領(lǐng)域，一款性能出色的跨阻放大器對(duì)于確保信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸至關(guān)重要。今天，我們就來(lái)深入了解一下德州儀器（TI）推出的ONET8521T，這是一款數(shù)據(jù)速率高達(dá)11.3Gbps的高速限幅跨阻放大器，具備諸多令人矚目的特性。

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產(chǎn)品特性與應(yīng)用場(chǎng)景

特性亮點(diǎn)

ONET8521T采用單一3.3V電源供電，擁有9GHz的帶寬，能夠滿(mǎn)足高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟆Ｆ湫酒叽鐬?70μm × 1036μm，小巧精致。差分小信號(hào)跨阻達(dá)到2.4kΩ，輸入?yún)⒖荚肼晝H為0.95μARMS，靈敏度高達(dá) -20dBm，輸入過(guò)載電流為2.5mAPP，典型功耗低于90mW，具有出色的低噪聲和低功耗性能。此外，它還集成了接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）功能，CML數(shù)據(jù)輸出帶有片上50Ω背端匹配，并且片上集成了電源濾波電容，為設(shè)計(jì)帶來(lái)了便利。

廣泛應(yīng)用

該放大器適用于多種高速通信領(lǐng)域，如10G以太網(wǎng)、8G和10G光纖通道、10G EPON、SONET OC - 192、6G CPRI和OBSAI等，同時(shí)也可用于PIN前置放大器接收器和APD前置放大器接收器。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

簡(jiǎn)化框圖與組成部分

ONET8521T主要由信號(hào)路徑、電源濾波器、直流輸入偏置控制塊、自動(dòng)增益控制（AGC）和接收信號(hào)強(qiáng)度指示（RSSI）等部分組成。信號(hào)路徑包括跨阻放大器級(jí)、電壓放大器和CML輸出緩沖器，片上濾波電路為PIN光電二極管和跨阻放大器提供濾波后的VCC。

各部分功能詳解

• 信號(hào)路徑：跨阻放大器將光電二極管電流轉(zhuǎn)換為電壓，當(dāng)輸入信號(hào)電流超過(guò)一定值時(shí)，通過(guò)非線(xiàn)性AGC電路降低跨阻增益，以限制信號(hào)幅度。電壓放大器提供額外的限幅增益，并將單端輸入電壓轉(zhuǎn)換為差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。輸出級(jí)提供CML輸出，片上50Ω背端匹配到VCC。
• 濾波電路：FILTER引腳為PIN光電二極管偏置提供濾波后的VCC，片上低通濾波器使用220Ω濾波電阻和電容實(shí)現(xiàn)，拐角頻率低于5MHz。跨阻放大器的電源電壓通過(guò)片上電容濾波，避免了使用外部電源濾波電容的需要。輸入級(jí)有單獨(dú)的VCC電源（VCC_IN），與限幅和CML級(jí)的電源（VCC_OUT）在芯片上不相連。
• AGC和RSSI：當(dāng)使用FILTER引腳偏置PIN二極管時(shí)，偏置和RSSI控制電路塊會(huì)監(jiān)測(cè)內(nèi)部光電二極管電源濾波電阻上的電壓降。如果直流輸入電流超過(guò)一定水平，通過(guò)受控電流源部分抵消，以保持跨阻放大器在最佳工作范圍內(nèi)。AGC電路調(diào)整放大器的電壓增益，確保整個(gè)放大器的限幅特性。該電路塊還會(huì)感應(yīng)濾波電阻上的電流，并生成與輸入信號(hào)強(qiáng)度成比例的鏡像電流，可通過(guò)外部電阻將其引入地。對(duì)于使用外部偏置的APD或PIN光電二極管，應(yīng)使用RSSI_EB引腳，但在外部光電二極管偏置條件下，建議從外部偏置電路獲取RSSI以提高精度。

電氣特性分析

直流電氣特性

在推薦的工作條件下，典型值在VCC = 3.3V和TA = 25°C時(shí)測(cè)量。電源電壓范圍為2.97V - 3.63V，電源電流在不同輸入電流下有所不同，輸入偏置電壓為0.75V - 0.98V，輸出電阻為40Ω - 60Ω，光電二極管濾波電阻為220Ω。

交流電氣特性

小信號(hào)跨阻為1500Ω - 2400Ω，小信號(hào)帶寬為7GHz - 9GHz，低頻 -3dB帶寬為30kHz - 100kHz，輸入?yún)⒖?a target="_blank">RMS噪聲為0.95μA - 1.4μA，無(wú)應(yīng)力靈敏度為 -20dBm，確定性抖動(dòng)和過(guò)載確定性抖動(dòng)在不同輸入電流和數(shù)據(jù)速率下有相應(yīng)的范圍，最大差分輸出電壓為180mVPP - 420mVPP，RSSI增益和輸出偏移電流也有明確的參數(shù)。

應(yīng)用與裝配建議

典型應(yīng)用電路

在典型的光纖接收器應(yīng)用中，ONET8521T可將PIN光電二極管產(chǎn)生的電流轉(zhuǎn)換為差分輸出電壓。FILTER輸入為PIN提供直流偏置電壓，RSSI輸出可通過(guò)電阻連接到地，用于鏡像光電二極管輸出電流。OUT+和OUT - 引腳內(nèi)部通過(guò)50Ω上拉電阻連接到VCC，輸出必須交流耦合到后續(xù)設(shè)備。對(duì)于APD接收器，可使用外部光電二極管偏置，但其外部偏置RSSI信號(hào)基于直流偏移值，不如內(nèi)部偏置RSSI信號(hào)準(zhǔn)確。

裝配建議

為了實(shí)現(xiàn)最佳性能，需要注意裝配寄生參數(shù)和外部組件。建議使用低電容光電二極管，減少I(mǎi)N焊盤(pán)上的總電容，將光電二極管靠近ONET8521T芯片放置，以減小鍵合線(xiàn)長(zhǎng)度和寄生電感。在交流耦合差分輸出引腳OUT+和OUT - 使用相同的終端和對(duì)稱(chēng)傳輸線(xiàn)，對(duì)于電源端子VCC_IN、VCC_OUT和GND使用短鍵合線(xiàn)連接，雖然芯片上提供了電源電壓濾波，但可使用額外的外部電容進(jìn)一步改善濾波效果。

芯片尺寸與封裝信息

芯片厚度為203 ± 13μm，焊盤(pán)尺寸為105μm × 65μm，芯片尺寸為870 ± 40μm × 1036 ± 40μm。文檔還提供了焊盤(pán)的坐標(biāo)信息，方便進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局。ONET8521T有兩種可訂購(gòu)的零件編號(hào)，均為有源生產(chǎn)狀態(tài)，采用DIESALE封裝，適用于 -40°C至100°C的工作溫度范圍。

總的來(lái)說(shuō)，ONET8521T憑借其出色的性能和豐富的功能，為高速光通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)可靠的解決方案。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師們需要根據(jù)具體的需求和設(shè)計(jì)要求，合理利用其特性，并遵循裝配建議，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能表現(xiàn)。大家在使用ONET8521T的過(guò)程中，有沒(méi)有遇到過(guò)什么特別的問(wèn)題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享交流。