CN117560091B - Gpon olt光模块突发模式接收端噪声检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,包括:顺序连接的第一逻辑电路、电荷泵、电容、比较器模块、逻辑与门、第二逻辑电路,所述噪声检测电路用于对周期为T的方波输入数据在一个基本逻辑计算周期内进行噪声监测。本发明应用于GPON OLT的突发模式接收链路,本发明通过电荷泵将频率信息转换为电压信息后进行噪声判定,在原有的幅度检测使用时,可以大大提高输入有效信号检测的成功率。且本发明以逻辑电路和比较器判别电路为主,参数调整比较灵活,选取合适参数,即可简单适用各种应用场合。
Description
技术领域
本发明属于集成电路领域,具体涉及GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路。
背景技术
在GPON OLT光模块突发模式接收端电路中,需要对输入信号进行检测,在输入信号的前导码到来时输出一个高电平指示有效信号到来,以此确定整个***的工作时序。通常的信号检测方案是对输入信号幅度进行监测,输入信号幅度大于阈值时判定此时为有效输入信号,但是幅度检测的方法在有类似毛刺这样足够大幅度噪声信号时候会误认为有正常信号到来,出现判断错误,影响整体电路工作。因此在幅度检测的基础上,增加一个检测频率的噪声检测电路,当输入信号频率在所设定范围内时,判断为有效信号,输出一个高电平,否则判断为噪声信号,输出低电平。打开噪声检测电路功能时,噪声检测电路输出与原信号检测输出做与逻辑,因此,只有在输入信号幅度频率都满足设定范围时,最终输出的电平才拉高,否则输出为低电平,大大提高信号检测电路结果的正确率。在突发模式中,从无信号到前导码到来再到数据包的到来,时间比较短,电路要求在短时间内建立并且在限定时间内完成判断,又因为前导码是占空比30%-70%范围不可控的方波,所以频率检测范围也不能太小,避免出现有效信号到来误诊为噪声。因此在足够短的时间内完成检测,以及选取合适的频率检测范围且能适应前导码占空比的不确定性是噪声检测电路设计的难点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于:针对现有的幅度检测电路大多无法正确识别毛刺的问题,提供了GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,更好地识别有效信号和毛刺信号。
本发明所要解决的技术问题在于:针对现有的幅度检测电路大多无法正确识别毛刺的问题,提供了GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,更好地识别有效信号和毛刺信号。
为解决以上技术问题,本发明提供如下技术方案:GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,包括:第一逻辑电路、第二逻辑电路、电荷泵、电容、比较器模块、逻辑与门,所述噪声检测电路用于对周期为T的方波输入数据在一个基本逻辑计算周期内进行噪声监测,
第一逻辑电路的输入端用于接收周期为T的方波输入数据、以及RST信号,第一逻辑电路的第一输出端与电荷泵的第一输入端相连,输出UP信号至电荷泵,
第一逻辑电路的第二输出端与电荷泵的第二输入端相连,输出DN信号至电荷泵;
电荷泵的第三输入端作为第一电流源接收输入电压VCC,电荷泵的第四输入端作为第二电流源接地;
电荷泵的输出端与电容的其中一端、比较器模块的输入端三者相连,电容的另一端接地;比较器模块用于接收电荷泵输出的电压,并进行阈值区间比较,获得输入数据的频率是否在预设范围内的结果;
比较器模块的输出端与逻辑与门的输入端相连,逻辑与门将比较器模块输出的结果进行逻辑与运算,逻辑与门的输出端与第二逻辑电路的输入端相连,第二逻辑电路的输入端接收来自逻辑与门输出的逻辑与计算结果,并进行逻辑计算,第二逻辑电路的输出端作为噪声检测电路的输出端输出噪声监测结果。
进一步地,前述的电荷泵包括PMOS开关、以及NMOS开关;
PMOS开关的栅极作为电荷泵的第一输入端,接收来自第一逻辑电路的第一输出的UP信号,NMOS开关的栅极作为电荷泵的第二输入端,接收来自第一逻辑电路的第二输出的DN信号;
PMOS开关的源极作为电荷泵的第三输入端接收输入电压VCC, NMOS开关的源极作为电荷泵的第四输入端接地,PMOS开关的漏极与NMOS开关的漏极相连,且该相连端作为电荷泵的输出端。
进一步地,前述的比较器模块包括第一比较器、第二比较器;
第一比较器的正向输入端接收高阈值信号VTH_H,第一比较器的反向输入端作为比较器模块的第一输入端接收电荷泵输出的电压,第一比较器用于对电荷泵输出的电压和高阈值信号VTH_H进行比较,第一比较器的的输出端作为比较器模块的第一输出端;
第二比较器的反向输入端接收低阈值信号VTH_L,第二比较器的正向输入端作为比较器模块的第二输入端接收电荷泵输出的电压;第二比较器用于对电荷泵输出的电压和低阈值信号VTH_L进行比较,第二比较器的的输出端作为比较器模块的第二输出端,第一比较器的的输出端作为比较器模块的第一输出端、第二输出端相连,该相连端作为比较器模块的输出端。
进一步地,前述的第一逻辑电路LOGIC1一个基本逻辑计算周期为4T,四个计算周期输出控制电荷泵分别进行放电,充电,保持,保持操作。
通过第一逻辑电路LOGIC1将输入信号进行分频,并输出四周期循环的控制信号给电荷泵电路,电荷泵电路将根据控制信号将输出端电容CAP充电使CP端信号到不同的电平并且保持一定时间。在保持时间内,两个比较器AMP1,AMP2对CP端电平进行比较,两个比较器AMP1,AMP2输出经过与门AND和第二逻辑电路LOGIC2输出噪声检测结果。
相较于现有技术,本发明采用以上技术方案的有益技术效果如下:
本发明凭借利用对输入信号分频再通过电荷泵对电容充电将频率信息转换为电压信号,通过对电压信号的比较达到对信号频率的检测,以此来判断输入是否为噪声信号。预先对信号分频可规避输入占空比失真对检测的影响,比较器高低阈值范围设定可减少输入频率偏移对检测的影响,本发明所需建立时间和检测时间短,满足突发模式对检测时间的要求。本发明配合***上原有的幅度检测使用,可以大大提高输入有效信号检测的成功率。且本发明以逻辑电路和比较器判别电路为主,功耗低且参数调整比较灵活,选取合适参数,即可简单适用各种应用场合。
附图说明
图1为本发明GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路图。
图2为本发明第一逻辑电路LOGIC1输出时序图。
图3为本发明的GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路输出波形图。
图4为本发明GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路输入频率扫描图输入频率扫描图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容,特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
在本发明中参照附图来描述本发明的各方面,附图中示出了许多说明性实施例。本发明的实施例不局限于附图所述。应当理解,本发明通过上面介绍的多种构思和实施例,以及下面详细描述的构思和实施方式中的任意一种来实现,这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外,本发明公开的一些方面可以单独使用,或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。
如图1所示,本发明提供GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,包括:第一逻辑电路、第二逻辑电路、电荷泵、电容、比较器模块、逻辑与门,所述噪声检测电路用于对周期为T的方波输入数据在一个基本逻辑计算周期4T内进行噪声监测。
第一逻辑电路的输入端用于接收周期为T的方波输入数据、以及RST信号,第一逻辑电路的第一输出端与电荷泵的第一输入端相连,输出UP信号至电荷泵。第一逻辑电路的第二输出端与电荷泵的第二输入端相连,输出DN信号至电荷泵;电荷泵的第三输入端作为第一电流源接收输入电压VCC,电荷泵的第四输入端作为第二电流源接地。
电荷泵的输出端与电容的其中一端、比较器模块的输入端三者相连,电容的另一端接地;比较器模块用于接收电荷泵输出的电压,并进行阈值区间比较,获得输入数据的频率是否在预设范围内的结果。比较器模块的输出端与逻辑与门的输入端相连,逻辑与门将比较器模块输出的结果进行逻辑与运算,逻辑与门的输出端与第二逻辑电路的输入端相连,第二逻辑电路的输入端接收来自逻辑与门输出的逻辑与计算结果,并进行逻辑计算,第二逻辑电路的输出端作为噪声检测电路的输出端输出噪声监测结果。
作为本发明的一个优选实施例,电荷泵包括PMOS开关、以及NMOS开关。PMOS开关的栅极作为电荷泵的第一输入端,接收来自第一逻辑电路的第一输出的UP信号,NMOS开关的栅极作为电荷泵的第二输入端,接收来自第一逻辑电路的第二输出的DN信号。PMOS开关的源极作为电荷泵的第三输入端接收输入电压VCC, NMOS开关的源极作为电荷泵的第四输入端接地,PMOS开关的漏极与NMOS开关的漏极相连,且该相连端作为电荷泵的输出端。
作为本发明的一个优选实施例,比较器模块包括第一比较器、第二比较器;第一比较器的正向输入端接收高阈值信号VTH_H,第一比较器的反向输入端作为比较器模块的第一输入端接收电荷泵输出的电压,第一比较器用于对电荷泵输出的电压和高阈值信号VTH_H进行比较,第一比较器的的输出端作为比较器模块的第一输出端;第二比较器的反向输入端接收低阈值信号VTH_L,第二比较器的正向输入端作为比较器模块的第二输入端接收电荷泵输出的电压;第二比较器用于对电荷泵输出的电压和低阈值信号VTH_L进行比较,第二比较器的的输出端作为比较器模块的第二输出端,第一比较器的的输出端作为比较器模块的第一输出端、第二输出端相连,该项连段作为比较器模块的输出端。
基于本发明的电路设计,输入数据DATA_IN从第一逻辑电路LOGIC1输入,LOGIC1输出UP,DN分别输入到PMOS开关和NMOS开关组成的电荷泵的控制端,PMOS开关和NMOS开关组成的电荷泵的输出端CP接到两个比较器CMP1,CMP2,两个比较器结果进行与逻辑然后输出到逻辑电路LOGIC2,最后输出噪声检测电路结果ND_OUT。
第一逻辑电路LOGIC1工作时输出时序图,如图2第一逻辑电路LOGIC1输出时序图所示,输入数据,周期为T方波,经过第一逻辑电路LOGIC1处理,RST的下降沿到来后,从第一个数据上升沿开始计数,往后数到第五个上升沿,即共4*T时长,记为一个基本逻辑计算周期。一个基本逻辑计算周期中,其中第一个T时间内,UP,DN都输出高电平,PMOS开关断开,NMOS开关导通,即电流源IDC2对电容CAP进行放电。通过两个比较器分别让电荷泵的输出端CP电压值与高阈值VTH_H,低阈值VTH_L做比较,第二个T时间内,UP,DN都输出低电平,PMOS开关导通,NMOS开关断开,即第一电流源IDC1对电容CAP进行充电。第三第四个T时间内,UP输出高,DN输出低,PMOS开关和NMOS开关都断开,对电容CAP不充电不放电。由于第二电流源IDC2电流很大,在第一个T时间内,电荷泵的输出端CP电压会快速放电到0电位,而第一电流源IDC1电流适中,所以第二个T时间内,根据T时间的不同,电荷泵的输出端CP会充电到不同电位,第三第四个T时间内电荷泵的输出端CP保持,给后续电路判断使用,再到下一个基本逻辑计算周期的第一个T时间内放电到地,如此循环。
当输入数据速率为f时,数据宽度为t=1/f,因为前导码数据为方波,一个数据1加一个数据0组成一个方波周期,即T=2*t=2/f。当输入为毛刺信号时,第一个毛刺信号上升沿触发第一个T的计时,第二个第三个毛刺信号可能在很长时间之后,所以电荷泵的输出端CP在先放电到0电位之后,通过一个很长的T的时间充电到电源电压VCC(3.3V),如果输入信号是密集毛刺或者是类似白噪声信号,则每个上升沿的间隔非常小,T很小,电荷泵的输出端CP端在T时间内充电达到的电压很低。因此当输入为正常数据时,T为输入数据速率f所确定的一定范围内的值,通过选取合适第一电流源IDC1,第二电流源IDC2电流值,电容CAP电容值以及其它相关器件参数,电荷泵的输出端CP端在充电之后电压会达到一个中间值,再选取一个合适的高阈值VTH_H和低阈值VTH_L,通过两个比较器来确定电荷泵的输出端CP端电压值是否在两个阈值之间,即可判断出输入数据频率是否在所需要范围内,结合幅度检测可以达到判断是否为噪声误触发效果。本设计所应用场合数据速率为2.5G,高阈值2V,低阈值1V,可以判断信号的频率范围为1.25G G-5G,设定此范围可以充分保证在输入数据前导码频率有一定偏差情况还可以正确判断数据为正确,同时噪声为纯随机信号,刚好落在此范围的概率非常小,又由于是上升沿触发计数,所以在满足电路上升时间条件下,方波的占空比偏差也不会影响电路正常工作。当输入数据在所选频率范围内时,CP端电压小于高阈值VTH_H,大于低阈值VTH_L时,第一比较器CMP1,第二比较器CMP2都输出1,两个输出经过与门AND,输出为1,其它情况与门AND输出0,此时为完成一个基本逻辑计算周期,完成一次判断。
为提高电路的判断准确性,将与门输出连接到第二逻辑电路LOGIC2中进行处理,重复三次基本逻辑计算周期,对输入数据频率进行三次判断,当至少二次判断达到所设定频率范围,才认为是信号有效,输出ND_OUT为高电平,否则是判断为噪声信号,输出ND_OUT输出低电平。此方案所需整体时间为三个基本逻辑计算周期,每个基本逻辑计算周期为4T,总时间为Ttotal=3*4*T=24*t,以2.5G速率为例,数据宽度为400ps,噪声检测的最长时间为9.6ns,可满足突发模式对检测时间的需求。图3为本发明的GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路输出波形图,在工作过程中,在输入方波占空比失真到30%情况下,电路内部各个信号的仿真波形,可以看到UP和DN信号的配合,让CP端电压在四个T周期内依次进行放电,充电,保持,保持的操作,充电后CP电压保持在高阈值VTH_H,低阈值VTH_L之间,与门AND输出在第一个T周期之后即输出高电平,ND_OUT在完成二次基本逻辑计算周期后输出高电平,检测结果准确,且与前述描述一致,其中RST信号下降沿到来时开始检测,ND_OUT拉高结束检测并且保持,等待下一个RST信号下降沿信号到来。图4为GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路输入频率扫描图输入频率扫描图,如图4所示,为对输入数据频率进行扫描,图中输出波形从上到下分别为输入数据脉宽t=200ps到t=1ns时的ND_OUT输出波形,间隔为100ps。从图4中可以看出,t=300ps至t=700ps时,ND_OUT在完成检测后拉高,其它输入频率下ND_OUT输出为低电平。将数据脉宽换算为数据频率,即当输入频率低于1.25G或者高于5G时,ND_OUT输出都为低电平,输入频率在1.25G-5G之间时,ND_OUT输出会在检测完成后拉到高电平。输入在所设定频率范围内时,认为是有效信号,输入在所设定范围外时,认定为噪声信号,以此来完成噪声检测功能。
虽然本发明已以较佳实施例阐述如上,然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (4)
1.GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,其特征在于,包括:第一逻辑电路、第二逻辑电路、电荷泵、电容、比较器模块、逻辑与门,所述噪声检测电路用于对周期为T的方波输入数据在一个基本逻辑计算周期内进行噪声监测,
第一逻辑电路的输入端用于接收周期为T的方波输入数据、以及RST信号,第一逻辑电路的第一输出端与电荷泵的第一输入端相连,输出UP信号至电荷泵,
第一逻辑电路的第二输出端与电荷泵的第二输入端相连,输出DN信号至电荷泵;
电荷泵的第三输入端作为第一电流源接收输入电压VCC,电荷泵的第四输入端作为第二电流源接地;
电荷泵的输出端与电容的其中一端、比较器模块的输入端三者相连,电容的另一端接地;比较器模块用于接收电荷泵输出的电压,并进行阈值区间比较,获得输入数据的频率是否在预设范围内的结果;
比较器模块的输出端与逻辑与门的输入端相连,逻辑与门将比较器模块输出的结果进行逻辑与运算,逻辑与门的输出端与第二逻辑电路的输入端相连,第二逻辑电路的输入端接收来自逻辑与门输出的逻辑与计算结果,并进行逻辑计算,第二逻辑电路的输出端作为噪声检测电路的输出端输出噪声监测结果。
2.根据权利要求1所述的GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,其特征在于,电荷泵包括PMOS开关、以及NMOS开关;
PMOS开关的栅极作为电荷泵的第一输入端,接收来自第一逻辑电路的第一输出的UP信号,NMOS开关的栅极作为电荷泵的第二输入端,接收来自第一逻辑电路的第二输出的DN信号;
PMOS开关的源极作为电荷泵的第三输入端接收输入电压VCC, NMOS开关的源极作为电荷泵的第四输入端接地,PMOS开关的漏极与NMOS开关的漏极相连,且该相连端作为电荷泵的输出端。
3.根据权利要求1所述的GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,其特征在于,比较器模块包括第一比较器、第二比较器;
第一比较器的正向输入端接收高阈值信号VTH_H,第一比较器的反向输入端作为比较器模块的第一输入端接收电荷泵输出的电压,第一比较器用于对电荷泵输出的电压和高阈值信号VTH_H进行比较,第一比较器的的输出端作为比较器模块的第一输出端;
第二比较器的反向输入端接收低阈值信号VTH_L,第二比较器的正向输入端作为比较器模块的第二输入端接收电荷泵输出的电压;第二比较器用于对电荷泵输出的电压和低阈值信号VTH_L进行比较,第二比较器的的输出端作为比较器模块的第二输出端,第一比较器的的输出端作为比较器模块的第一输出端、第二输出端相连,该相连端作为比较器模块的输出端。
4.根据权利要求1所述的GPON OLT光模块突发模式接收端噪声检测电路,其特征在于,第一逻辑电路LOGIC1一个基本逻辑计算周期为4T,四个计算周期输出控制电荷泵分别进行放电,充电,保持,保持操作。
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