CN115412168A - 一种用于光通讯通道的源节点架构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于光通讯通道的源节点架构，其包括：一源端装置和一发送装置，其中该发送装置耦接到来自该源端装置的一电源，以产生一第一电流以及一第二电流，其中，所述第一电流输入至所述源端装置以输出一第一电信号，且所述第二电流输入至所述发送装置，以使所述第一光二极管产生一第一光信号到一光纤线。

Description

一种用于光通讯通道的源节点架构

技术领域

本发明有关于一种光通讯电路，特别是电流供应电路以激发光信号到一光纤线。

背景技术

图1示出了传统的使用铜线传输TMDS信号的连接结构，其中TMDS信号从源节点传输到接收节点，并且从接收节点向源节点提供直流电流以传输TMDS信号。然而，使用铜线传输视频数据带宽有限，容易受到噪声或干扰的影响。

因此，本发明提出了克服上述问题的解决方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于向源端装置和发送装置提供电流的电路，用于将电信号转换为光信号以传输光信号到光纤线。

本发明公开一种用于光通讯通道的源节点架构，所述源节点架构包括：一源端装置；以及一发送装置，其包括一第一光二极管，其中所述发送装置耦接至来自所述源端装置的一电源，以产生一第一电流以及一第二电流，其中，所述第一电流输入至所述源端装置以输出一第一电信号，所述第二电流输入至所述发送装置以使所述第一光二极管产生一第一光信号到一光纤线。

在一个实施例中，所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极到源极的一电流路径流动。

在一个实施例中，所述第一电流和所述第二电流的总电流被控制在一预定范围内。

在一个实施例中，第一光二极管是一激光二极管。

在一个实施例中，所述第一电信号是一单端信号。

在一个实施例中，所述第一电信号是一对差分信号。

在一个实施例中，所述源节点架构包括用于将所述电源的一第一电压转换为一第二电压的一直流到直流转换器以及与所述直流到直流转换器串联的一子电路，其中，所述子电路接收所述第二电压以产生所述第一电流至所述源端装置以输出所述第一电信号以及产生所述第二电流至所述发送装置，以使所述第一光二极管产生一第一光信号到一光纤线。

在一个实施例中，所述子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管(Zener diode)以控制所述电阻器两端的电压降，其中所述电阻器的第一端子和所述稳压二极管的第一端子电性连接于一第一节点，以及所述电阻器的第二端子与所述稳压二极管的第二端子电性连接于一第二节点，其中供应至所述源端装置的第一电流及至所述发送装置的第二电流皆通过所述第二节点。

在一个实施例中，所述第一电流由所述发送装置产生，其中所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极到源极的一电流路径流动。

在一个实施例中，所述子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管，其中所述电阻的第一端和所述稳压二极管的第一端电性连接于第一节点，所述电阻的第二端与所述稳压二极管的第二端电性连接于第二节点，其中所述第一电流通过所述第二节点提供给所述源端装置，所述第二电流通过所述第一节点提供给所述发送装置。

在一个实施例中，所述一对差分信号是时间最小化差分信号(TMDS)。

在一个实施例中，所述第一电流由所述子电路产生，其中所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极流到源极的一电流路径流动。

在一个实施例中，所述第一电信号经由电容耦接到所述发送装置。

在一个实施例中，所述第一光二极管是用于产生所述第一光信号的一激光二极管。

在一个实施例中，所述发送装置和所述子电路集成在单一芯片中。

在一个实施例中，所述光通讯通道用于发送高清晰度多媒体接口(HDMI)的视频数据信号。

在一个实施例中，光通讯通道用于发送显示端口(Display Port)的视频数据信号。

在一个实施例中，所述单一芯片是基于CMOS技术。

本发明公开了一种用于光通讯通道的源节点架构，所述源节点架构包括：一源端装置；一发送装置，其包括一第一光二极管；以及一第一子电路，其中所述第一子电路耦接至所述发送装置以及来自所述源端装置的一电源，其中所述第一子电路产生一第一电流至所述源端装置以从源端装置输出一第一电信号至所述发送装置，所述第一子电路产生一第二电流至所述发送装置以使所述第一光二极管产生一第一光信号至一光纤线。

在一个实施例中，所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极流到源极的一电流路径流动。

在一个实施例中，所述第一电流和所述第二电流的总电流被控制在一预定范围内。

在一个实施例中，所述第一电流被控制在一第一预定范围内，所述第二电流被控制在一第二预定范围内。

在一个实施例中，所述第一子电路包括用于将所述电源的一第一电压转换为一第二电压的一直流到直流转换器以及与所述直流到直流转换器串联的一第二子电路，其中，所述第二子电路接收所述第二电压以产生所述第一电流至所述源端装置以输出所述第一电信号以及产生所述第二电流至所述发送装置以使所述第一光二极管产生一第一光信号至一光纤线。

在一个实施例中，所述第二子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管，其中所述电阻的第一端和所述稳压二极管的第一端电性连接于第一节点，以及所述电阻的第二端与所述稳压二极管的第二端电性连接于第二节点，其中所述第一电流以及所述第二电流通过所述第二节点提供给所述源端装置以及所述发送装置。

在一个实施例中，所述第二子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管，其中所述电阻的第一端和所述稳压二极管的第一端电性连接于第一节点，所述电阻的第二端与所述稳压二极管的第二端电性连接于第二节点，其中所述第一电流通过所述第二节点提供给所述源端装置，所述第二电流通过所述第一节点提供给所述发送装置。

在一个实施例中，所述第一电信号经由一电容耦接到所述发送装置。

在参阅接下来的段落及所附图式所描述的本发明的实施例及详细技术之后，该技术领域具有通常知识者便可了解本发明的技术特征及实施态样。

附图说明

本发明的前面所述的态样及所伴随的优点将借着参阅以下的详细说明及结合图式更加被充分了解，其中：

图1示出了传统铜线传输TMDS信号的连接结构图。

图2示出了本发明的一个实施例的用于向源端装置和发送装置提供电流的一电路。

图3A示出了本发明的一个实施例的用于向源端装置和发送装置提供电流的一电路。

图3B示出了图3A的发送直流反馈(Transmit DC feedback)的一电路。

图3C示出了发送直流反馈(Transmit DC feedback)中的电压和电流的校准流程图。

图4A示出了本发明的一个实施例的用于向源端装置和发送装置供应电流的一电路。

图4B示出了图4A的发送直流反馈(Transmit DC feedback)的一电路。

图4C示出了发送直流反馈(Transmit DC feedback)中的电压和电流的校准流程图。

附图标记说明：201-源端装置；202-发送装置；I(1)-第一电流；I(2)-第二电流；201a-第一电信号；202a-第一光信号；201b-电流路径；300-电源；V(a)-第二电压；203p-子电路；LD-光二极管；R1-电阻；Z1-稳压二极管；201N1-第一节点；201N2-第二节点。

具体实施方式

本发明的详细说明于随后描述，这里所描述的较佳实施例是作为说明和描述的用途，并非用来限定本发明的范围。

HDMI和DP接口与USB 3.1/3.2一起增长。如果距离超过5米，则4K显示需要HDMI2.1有源光缆(AOC)。如果距离超过1米，则8K显示需要HDMI 2.1AOC。有源光缆(AOC)可以克服长距离视频显示应用的需求。HDMI/DP和USB光缆的组合适用于VR耳机或NB扩展等应用。

HDMI有源光缆可提供快速和高质量的视频，例如，室内/室外数字标牌，4K/8K电视，医学图像显示器或游戏机的各种应用。

本发明公开了一种用于光通讯通道的源节点架构，所述源节点架构包括：一源端装置；以及一发送装置，其包括一第一光二极管，其中所述发送装置耦接至来自所述源端装置的一电源，以产生一第一电流至所述源端装置以输出来自所述源端装置的第一电信号至发送装置及一第二电流至发送装置以使所述第一光二极管产生一第一光信号到一光纤线，其中源节点架构有多种实现方式，下文将对其进行说明。

图2示出了用于向源端装置201和发送装置(TX)202提供电流以产生第一电信号201a以及第一光信号202a的一电路，其中该电路产生第一电流I(1)至源端装置201以输出第一电信号201a及第二电流I(2)至发送装置(TX)202以产生第一光信号202a，其中第一电流I(1)及第二电流I(2)的总电流被控制在一预设范围内。

在一个实施例中，如图2所示，发送装置202连接至一电源300，例如+5v，其中电源300例如+5v可被发送装置202用于判断源端装置201是否处于活动状态。发送装置202将向源端装置201提供第一电流I(1)并且向包括用于产生第一光信号202a的一光二极管的发送装置(TX)202提供第二电流I(2)。

在一个实施例中，第一电信号201a是一单端信号。

在一个实施例中，第一电信号201a是一对差分信号。

在一个实施例中，如图2所示，第一电流I(1)流动路径包括从源端装置201内部的一场效晶体管(Field Effect Transistor)的汲极(drain)到源极(source)的一电流路径201b。

在一个实施例中，如图3A所示，其中该电路包括一子电路203，该子电路203可称为发送直流反馈(Transmit DC feedback)，其中子电路203连接至一电源300，例如+5v，以产生第一电流I(1)经由发送装置(TX Device)202输出至源端装置201，以输出第一电信号201a，及产生第二电流I(2)提供给发送装置(TX)202，发送装置(TX)202包括用于产生第一光信号202a的一光二极管。

在一个实施例中，如图3B所示，其中子电路203包括：一直流到直流(DC-DC)转换器203a和一子电路203p，其中DC-DC转换器203a用于将第一电压300转换为第二电压V(a)，其中子电路203p接收第二电压V(a)并产生第一电流I(1)至源端装置201以输出第一电信号201a及第二电流I(2)至光二极管，如光二极管LD，以产生第一光信号202a。

在一个实施例中，如图3B所示，子电路203p包括电一阻R1和与电阻R1并联的一稳压二极管(Zener Diode)Z1，用于控制电阻R1两端的压降，其中，电阻R1的第一端和稳压二极管Z1的第一端电性连接于第一节点201N1，电阻R1的第二端与稳压二极管Z1的第二端电性连接于第二节点201N2，其中总电流I(1)+I(2)从第一节点201N1流至第二节点201N2，其中通过第二节点201N2提供第一电流I(1)流向源端装置201以产生第一电信号201a以及第二电流I(2)流向发送装置202，以供光二极管LD产生第一光信号202a。

在图3B中，满足以下电压需求：(1)V(b)>发送(TX)电压需求以驱动光二极管如激光二极管以保持眼图质量；(2)V(b)＝源端装置的汲极电压；(3)V(z)＝V(a)-V(b)＝[I(1)+I(2)]*R1；(4)选择V(a)来支持V(b)以满足上述需求。

在图3B中，满足以下电流需求：(1)I(1)+I(2)<最大功率消耗；(2)I(1)>源端装置的汲极电流需求；(3)I(2)>发送装置202的电流需求以驱动光二极管如激光二极管以保持眼图质量。

在一个实施例中，发送装置202和子电路203集成在一单一芯片中。

在一个实施例中，发送装置202和子电路203p集成在一单一芯片中。

在一个实施例中，发送装置202和子电路203是位于分离的装置。

在一个实施例中，该电路用于向四个源端装置和四个光二极管提供电流以四个光信号至四条光纤线。

在一个实施例中，该电路基于CMOS技术。

在一实施例中，该电路用于传输DP视频数据。

在一实施例中，该电路用于传输HDMI视频数据。

图3C示出了校准电压和电流需求的流程图，请同时参考图3B，其中在步骤S301中：开始校准过程；步骤S302：选择图3B中的电压V(a)；步骤S303：调整R1和V(z)以满足电压需求(1)；在步骤S304：检查信号的眼图，如果眼图满足需求，则进入下一步305，否则进入步骤302，重新选择图3B中的电压V(a)；步骤S304：检查信号的眼图；步骤S305：调整R1和V(z)以满足电压需求(1)；检查V(b)是否满足：3.125V<V(b)<3.475V，如果不满足，转步骤S306：调整R1满足电压需求(4)，否则转步骤S307：施加源级至汲级TMDS电流；步骤S308：检查信号的眼图；在步骤S309中，结束校准过程。

在一个实施例中，如图4A所示，该电路包括一子电路203，其可称为发送直流反馈(Transmit DC feedback)，其中子电路203连接至电源300例如+5v以产生一第一电流I(1)至该源端装置201以产生第一电信号201a以及一第二电流I(2)输出到包括用于产生第一光信号202a的光二极管的发送装置(TX)202，其中第一电信号201a通过电容C1交流耦接到发送装置(TX)202。

在一个实施例中，如图4B所示，其中子电路203包括：DC-DC转换器203a和子电路203p，其中DC-DC转换器203a用于将第一电压300转换为第二电压V(a)，其中子电路203p用于接收第二电压V(a)并产生第一电流I(1)至源端装置201以输出第一电信号201a及第二电流I(2)至光二极管LD以产生第一光信号202a。

在一个实施例中，如图4B所示，子电路203p包括电阻R1和与电阻R1并联的稳压二极管Z1，稳压二极管Z1用于控制电阻R1两端的压降，其中电阻R1的第一端和稳压二极管Z1的第一端电性连接于第一节点201N1，电阻的第二端与稳压二极管的第二端电性连接于第二节点201N2，其中流向源端装置201的第一电流I(1)通过第二节点201N2来提供，流向发送装置202的第二电流I(2)通过第一节点201N1来提供。

在一个实施例中，如图4B所示，流向源端装置201的第一电流I(1)通过第一节点201N1和一电感器L1来提供。

在一个实施例中，如图4B所示，流向发送装置(TX)202的第二电流I(2)通过第一节点201N1和电阻R2来提供，用于使光二极管LD产生第一光信号202a。

在图4B中，应满足以下电压需求：(1)V(c)>TX电压需求(驱动激光二极管以保持眼图质量)；(2)V(b)＝源端装置的电压消耗；(3)V(z)＝V(a)-V(b)＝[I(1)+I(2)]*R1；(4)选择V(a)以支持V(b)和V(c)满足所有需求。

在图4B中，应满足以下电流需求：(1)I(1)+I(2)<最大电流需求；(2)I(1)>源端装置的汲极电流需求；(3)I(2)>TX电流需求(驱动激光二极管以保持眼图质量)。

图4C示出了校准电压和电流需求的流程图，请同时参考图4B，其中在步骤S401中：开始校准过程；步骤S402：选择图4B中的电压V(a)；步骤S403：调整R2和V(z)以满足电压需求(1)；步骤S404：检查信号的眼图，如果眼图满足需求，则进入下一步405，否则进入步骤402，重新选择图4B中的电压V(a)；步骤S405：调整R1和V(z)以满足电压需求(1)；检查V(b)是否满足：3.125V<V(b)<3.475V，如果不满足，进行步骤406：调整R1满足电压需求(4)，否则进行步骤407：施加源级至汲级TMDS电流；步骤S408：检查信号的眼图；在步骤S409中，结束校准过程。

在一个实施例中，发送装置202和子电路203集成在单一芯片中。

在一个实施例中，发送装置202和子电路203p集成在单一芯片中。

在一个实施例中，发送装置202和子电路203是位于分离的装置。

在一个实施例中，光二极管LD是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)二极管。

虽然本发明以前述的较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰。虽然在上述描述说明中并无完全公开这些可能的更动与替代，而本发明的权利要求书实质上已经涵盖所有这些态样。

Claims (20)

1.一种用于光通讯通道的源节点架构，其特征在于，所述源节点架构包括：

一源端装置；以及

一发送装置，其中所述发送装置耦接至来自所述源端装置的一电源，以产生一第一电流以及一第二电流，其中，所述第一电流输入至所述源端装置以从源端装置输出一第一电信号，以及所述第二电流输入至所述发送装置以使一第一光二极管产生一第一光信号。

2.根据权利要求1所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极到源极的一电流路径流动。

3.根据权利要求1所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流和所述第二电流的总电流被控制在一预定范围内。

4.根据权利要求1所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流被控制在一第一预定范围内且所述第二电流被控制在一第二预定范围内。

5.根据权利要求1所述的源节点架构，其特征在于，所述源节点架构包括一将所述电源的一第一电压转换为一第二电压的直流到直流转换器以及与所述直流到直流转换器串联的一子电路，其中，所述子电路接收所述第二电压以产生所述第一电流以及所述第二电流。

6.根据权利要求5所述的源节点架构，其特征在于，所述子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管以控制所述电阻两端的电压降，其中所述电阻的第一端子和所述稳压二极管的第一端子电性连接于一第一节点，所述电阻的第二端子与所述稳压二极管的第二端子电性连接于一第二节点，其中所述第一电流与所述第二电流皆通过所述第二节点。

7.根据权利要求6所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流由所述发送装置产生，其中所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极到源极的一电流路径流动。

8.根据权利要求5所述的源节点架构，其特征在于，所述子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管，其中所述电阻的第一端和所述稳压二极管的第一端电性连接于一第一节点，所述电阻的第二端与所述稳压二极管的第二端电性连接于一第二节点，其中，所述第一电流通过所述第二节点提供给所述源端装置，所述第二电流通过所述第一节点提供给所述发送装置。

9.根据权利要求8所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流由所述子电路产生，其中所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极流到源极的一电流路径流动。

10.根据权利要求9所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电信号经由一电容耦接到所述发送装置。

11.根据权利要求1所述的源节点架构，其特征在于，所述第一光二极管是一激光二极管。

12.根据权利要求5所述的源节点架构，其特征在于，，所述发送装置和所述子电路集成在单一芯片中。

13.一种用于光通讯通道的源节点架构，其特征在于，所述源节点架构包括：

一源端装置；

一发送装置；以及

一第一子电路，其中所述第一子电路耦接至所述发送装置以及来自所述源端装置的一电源，其中所述第一子电路产生一第一电流以及一第二电流，其中，所述第一电流输入至所述源端装置以从源端装置输出一第一电信号，以及所述第二电流输入至所述发送装置以使一第一光二极管产生一第一光信号。

14.根据权利要求13所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流沿着从所述源端装置内部的一场效晶体管的汲极流到源极的一电流路径流动。

15.根据权利要求13所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流和所述第二电流的总电流被控制在一预定范围内。

16.根据权利要求13所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电流被控制在一第一预定范围内且所述第二电流被控制在一第二预定范围内。

17.根据权利要求13所述的源节点架构，其特征在于，所述第一子电路包括用于将所述电源的一第一电压转换为一第二电压的一直流到直流转换器以及与所述直流到直流转换器串联的一第二子电路，其中，所述第二子电路接收所述第二电压以产生所述第一电流以及所述第二电流。

18.根据权利要求17所述的源节点架构，其特征在于，所述第二子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管，其中所述电阻的第一端和所述稳压二极管的第一端电性连接于第一节点，所述电阻的第二端与所述稳压二极管的第二端电性连接于第二节点，其中所述第一电流与所述第二电流皆通过所述第二节点。

19.根据权利要求17所述的源节点架构，其特征在于，所述第二子电路包括一电阻和与所述电阻并联的一稳压二极管，其中所述电阻的第一端和所述稳压二极管的第一端电性连接于第一节点，以及所述电阻的第二端与所述稳压二极管的第二端电性连接于第二节点，其中，所述第一电流通过所述第二节点提供给所述源端装置，所述第二电流通过所述第一节点提供给所述发送装置。

20.根据权利要求19所述的源节点架构，其特征在于，所述第一电信号经由一电容耦接到所述发送装置。

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