HFAN-04.0.1： 光接收机抖动简介

定时抖动、边沿速度、像差、光色散和衰减都会影响 SDH/SONET 接收器的高速时钟恢复性能。这些效应通过减少接收的不归零（NRZ）传输信号的“眼开度”来减少可用于无差错数据恢复的时间。光接收器包含跨阻前置放大器和限幅后置放大器，可以显著消除色散和衰减的影响。此外，这些放大器可以提供快速转换，并且与后续时钟/数据恢复（CDR）模块的像差最小。然而，这些阶段也会增加中点交叉的失真，从而导致时序抖动。时序抖动是开发光接收器和CDR电路时要考虑的最关键技术问题之一。

1 引言

定时抖动、边沿速度、像差、光色散和衰减都会影响 SDH/SONET 接收器的高速时钟恢复性能（图 1）。这些效应通过减少接收的不归零（NRZ）传输信号的“眼开度”来减少可用于无差错数据恢复的时间。

图1.带或不带定时抖动的眼图

光接收器包含跨阻前置放大器和限幅后置放大器，可以显著消除色散和衰减的影响。此外，这些放大器可以提供快速转换，并且与后续时钟/数据恢复（CDR）模块的像差最小。然而，这些阶段也会增加中点交叉的失真，从而导致时序抖动。时序抖动是开发光接收器和CDR电路时要考虑的最关键技术问题之一。

更好地了解不同的抖动来源有助于光接收模块和集成CDR解决方案的设计和应用。SDH/SONET 规范在光接收器输入端允许的抖动容限量以及抖动峰值要求方面有很好的定义，但它们几乎没有定义不同的抖动源。光接收器输入端必须容忍的抖动涉及三个重要信号源，所有这些信号源在典型接收器系统中都不同程度地存在：

1） 随机抖动 （RJ） 2） 模式相关抖动 （PDJ） 3） 脉宽失真 （PWD）

 

2 随机抖动 （RJ）

RJ是由边沿转换期间存在的随机噪声引起的（图2）。这种随机噪声会导致 随机中点交叉。所有电气系统都会产生一些随机噪声;但是，越快 过渡速度越快，噪声对随机抖动的影响越小。以下公式是对随机抖动的简单最坏情况估计：

图2.边沿过渡时的随机抖动

3 码型相关抖动 （PDJ）
PDJ 是由 NRZ 数据流中包含的连续位数的较大变化引起的 工作符合接收器的带宽要求（图3）。较低的-3dB截止频率的位置很重要，必须设置为通过与长连续比特流相关的低频。交流耦合在光接收器设计中很常见。

图3.低频截止引起的模式相关抖动

使用具有高通频率响应的限幅前置放大器时，选择输入交流耦合电容到后置放大器C和，以提供低频截止（fC）比前置放大器低频截止值低十倍频程。因此，PDJ主要由前置放大器的低频截止。

当使用没有高通响应的前置放大器时，以下公式为选择C提供了一个很好的起点。和进入 后置放大器：

其中 tL= 相同值的连续位的最长运行持续时间（秒）;R在= 后置放大器的输入电阻;PDJ = 最大允许的模式相关抖动，峰峰值（秒）;BW = 典型系统带宽，通常为数据速率（赫兹）的 0.6 到 1.0 倍。如果 PDJ 仍然大于预期，请继续增加 C 的值和.请注意，为了保持稳定性，务必将低频截止频率保持在与后置放大器相关的转折频率以下。

由于高频带宽不足，PDJ 也可能存在（图 4）。如果放大器是 不够快，无法在单位模式期间进行完全转换，或者如果放大器不允许足够的建立时间，则可能导致高频PDJ。

图4.高频滚降引起的模式相关抖动

4 脉宽失真 （PWD）
最后，当 0-1 跃迁和 1-0 跃迁的中点交叉不在同一电平上发生时，就会发生 PWD（图 5）。直流偏移和非对称上升沿和下降沿速度 为残疾人做出贡献。对于 1-0 位流，请按如下方式计算 PWD：

图5.脉宽失真

审核编辑：郭婷