AD808 622MBPS、低功耗、后置放大器/时钟和数据恢复IC技术手册

概述
AD808可提供四种接收器功能：数据量化、信号电平检测、时钟恢复和数据重定时，适用于622 Mbps NRZ数据。该器件连同PIN二极管/前置放大器组合，可以用于高度集成、低成本、低功耗SONET OC-12或SDH STM-4光纤接收器。
数据表：*附件：AD808 622MBPS、低功耗、后置放大器 时钟和数据恢复IC技术手册.pdf

特性

• 满足CCITT G.958 STM-4再生器—A型要求
• 满足Bellcore TR-NWT-000253 OC-12要求
• 输出抖动：2.5°（均方根）
• 622 Mbps 时钟恢复和数据重定时
• 接受NRZ数据，无需前同步码
• 锁相环型时钟恢复，无需晶振
• 量化器灵敏度：4 mV
• 电平检测范围：10 mV至40 mV，可编程
• 单电源供电：+5 V或–5.2 V
• 低功耗：400 mW
• 10 KH ECL/PECL 兼容输出
• 封装：16引脚窄体150 Mil SOIC

框图

ad 808–典型性能特征

工作原理

量化器

量化器（比较器）有三级增益，总增益为 350。量化器利用额外快速互补双极（XFCB）工艺。输入级是一个宽带宽跨导放大器，可处理大信号且无失真，以应对输入信号的共模电压较高的情况。输入失调电压由工厂调整，通常小于 1 mV。XFCB 工艺使输入信号之间实现了良好的隔离，因此可实现 4 mV 峰峰值灵敏度。传统上，高速比较器会因输出与输入之间的串扰而受到影响，导致输入信号接近 10 mV 时出现振荡。ADN2813 输入信号范围可达 100 mV，且在不使输入信号过载的情况下可处理低至 2 mV 的输入信号，电路性能主要受输入噪声影响，且无击穿现象。

信号检测

信号检测电路的输入来自量化器的第一级增益。该增益级的输出同时输入到正峰值检测器和负峰值检测器。将正峰值信号与负峰值信号相加，然后与阈值进行比较。如果正峰值、负峰值之和大于阈值，NEG 信号幅度将指示输入信号的存在，此时 SDOUT 将指示 LOS 信号（低于阈值）。当输入信号幅度降至低于阈值时，SDOUT 将指示 LOS 信号（高于阈值）。该电路通过调整阈值电平来提供滞后功能。这意味着输入信号幅度需要超过设定的 LOS 阈值，SDOUT 才会指示数据再次有效。这对应于 3 dB 的光学滞后。

锁相环（PLL）

PLL 恢复时钟并对来自 NRZ 数据的信号进行重新定时。架构使用频率检测器进行初始频率捕获，相关方框图见图 12。当 PLL 锁定时，频率误差为零，频率检测器不再产生影响。由于频率检测器内置于电路中，因此无需额外的控制功能来启动捕获或改变捕获模式。

频率检测器向电荷泵提供电流脉冲，其平均电流与频率误差成正比。在频率捕获过程中，频率检测器输出一系列宽度等于 VCO 周期的脉冲。这些脉冲在数据转换时出现。当 VCO 频率与最大密度（1010…）数据模式的频率匹配时，每次循环滑动都会在频率检测器输出处产生一个脉冲。然而，对于随机数据，并非每次循环滑动都会产生脉冲。不过，随着数据转换密度的增加，频率检测器输出处的脉冲密度会增加。随着频率误差趋近于零，每次循环滑动产生脉冲的概率也会增加。当频率误差降为零后，频率检测器将不再有脉冲输出。此时，PLL 开始进入相位捕获阶段，设置时间约为 2000 个位周期。通过使用新的相位误差测量方法（专利技术），由数据转换密度变化（模式抖动）引起的抖动实际上被消除了。简而言之，测量得到的相位误差不会导致 VCO 相位增加，从而使平均运行速率由数据频率决定。所产生的抖动由 2ⁿ⁻¹ 伪随机码决定，其抖动幅度为 1/2 度，与随机抖动相比幅度较小。

PLL 的抖动带宽为中心频率的 0.06%。选择该参数是为了使 350 kHz 处的固有输入抖动衰减 3 dB。

PLL 的阻尼比可通过单个外部电容器由用户编程。一般来说，阻尼比与（f_DATA×C_O）² 成正比。

较低的阻尼比允许更快的频率捕获；通常，捕获时间与电容值直接成比例。然而，当阻尼比接近 1 时，捕获时间不再直接与电容值相关。捕获时间包含两个部分：频率捕获和相位捕获。在实际应用中，相位捕获时间由锁相环带宽决定。在这种情况下，频率捕获占主导地位。0.06% 的锁相环带宽对应的理论捕获时间为 2000 个位周期。然而，实际捕获时间为几百万个位周期，这是为了使阻尼电容上的电压缓慢上升至最终值。