ONET8521T：高速限幅跨阻放大器的卓越之选

在高速光通信领域，一款性能出色的跨阻放大器对于确保信号的准确传输至关重要。今天，我们就来深入了解一下德州仪器（TI）推出的ONET8521T，这是一款数据速率高达11.3Gbps的高速限幅跨阻放大器，具备诸多令人瞩目的特性。

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产品特性与应用场景

特性亮点

ONET8521T采用单一3.3V电源供电，拥有9GHz的带宽，能够满足高速数据传输的需求。其芯片尺寸为870µm × 1036μm，小巧精致。差分小信号跨阻达到2.4kΩ，输入参考噪声仅为0.95μARMS，灵敏度高达 -20dBm，输入过载电流为2.5mAPP，典型功耗低于90mW，具有出色的低噪声和低功耗性能。此外，它还集成了接收信号强度指示（RSSI）功能，CML数据输出带有片上50Ω背端匹配，并且片上集成了电源滤波电容，为设计带来了便利。

广泛应用

该放大器适用于多种高速通信领域，如10G以太网、8G和10G光纤通道、10G EPON、SONET OC - 192、6G CPRI和OBSAI等，同时也可用于PIN前置放大器接收器和APD前置放大器接收器。

内部结构与工作原理

简化框图与组成部分

ONET8521T主要由信号路径、电源滤波器、直流输入偏置控制块、自动增益控制（AGC）和接收信号强度指示（RSSI）等部分组成。信号路径包括跨阻放大器级、电压放大器和CML输出缓冲器，片上滤波电路为PIN光电二极管和跨阻放大器提供滤波后的VCC。

各部分功能详解

• 信号路径：跨阻放大器将光电二极管电流转换为电压，当输入信号电流超过一定值时，通过非线性AGC电路降低跨阻增益，以限制信号幅度。电压放大器提供额外的限幅增益，并将单端输入电压转换为差分数据信号。输出级提供CML输出，片上50Ω背端匹配到VCC。
• 滤波电路：FILTER引脚为PIN光电二极管偏置提供滤波后的VCC，片上低通滤波器使用220Ω滤波电阻和电容实现，拐角频率低于5MHz。跨阻放大器的电源电压通过片上电容滤波，避免了使用外部电源滤波电容的需要。输入级有单独的VCC电源（VCC_IN），与限幅和CML级的电源（VCC_OUT）在芯片上不相连。
• AGC和RSSI：当使用FILTER引脚偏置PIN二极管时，偏置和RSSI控制电路块会监测内部光电二极管电源滤波电阻上的电压降。如果直流输入电流超过一定水平，通过受控电流源部分抵消，以保持跨阻放大器在最佳工作范围内。AGC电路调整放大器的电压增益，确保整个放大器的限幅特性。该电路块还会感应滤波电阻上的电流，并生成与输入信号强度成比例的镜像电流，可通过外部电阻将其引入地。对于使用外部偏置的APD或PIN光电二极管，应使用RSSI_EB引脚，但在外部光电二极管偏置条件下，建议从外部偏置电路获取RSSI以提高精度。

电气特性分析

直流电气特性

在推荐的工作条件下，典型值在VCC = 3.3V和TA = 25°C时测量。电源电压范围为2.97V - 3.63V，电源电流在不同输入电流下有所不同，输入偏置电压为0.75V - 0.98V，输出电阻为40Ω - 60Ω，光电二极管滤波电阻为220Ω。

交流电气特性

小信号跨阻为1500Ω - 2400Ω，小信号带宽为7GHz - 9GHz，低频 -3dB带宽为30kHz - 100kHz，输入参考RMS噪声为0.95μA - 1.4μA，无应力灵敏度为 -20dBm，确定性抖动和过载确定性抖动在不同输入电流和数据速率下有相应的范围，最大差分输出电压为180mVPP - 420mVPP，RSSI增益和输出偏移电流也有明确的参数。

应用与装配建议

典型应用电路

在典型的光纤接收器应用中，ONET8521T可将PIN光电二极管产生的电流转换为差分输出电压。FILTER输入为PIN提供直流偏置电压，RSSI输出可通过电阻连接到地，用于镜像光电二极管输出电流。OUT+和OUT - 引脚内部通过50Ω上拉电阻连接到VCC，输出必须交流耦合到后续设备。对于APD接收器，可使用外部光电二极管偏置，但其外部偏置RSSI信号基于直流偏移值，不如内部偏置RSSI信号准确。

装配建议

为了实现最佳性能，需要注意装配寄生参数和外部组件。建议使用低电容光电二极管，减少IN焊盘上的总电容，将光电二极管靠近ONET8521T芯片放置，以减小键合线长度和寄生电感。在交流耦合差分输出引脚OUT+和OUT - 使用相同的终端和对称传输线，对于电源端子VCC_IN、VCC_OUT和GND使用短键合线连接，虽然芯片上提供了电源电压滤波，但可使用额外的外部电容进一步改善滤波效果。

芯片尺寸与封装信息

芯片厚度为203 ± 13μm，焊盘尺寸为105µm × 65μm，芯片尺寸为870 ± 40μm × 1036 ± 40μm。文档还提供了焊盘的坐标信息，方便进行设计和布局。ONET8521T有两种可订购的零件编号，均为有源生产状态，采用DIESALE封装，适用于 -40°C至100°C的工作温度范围。

总的来说，ONET8521T凭借其出色的性能和丰富的功能，为高速光通信系统的设计提供了一个可靠的解决方案。在实际应用中，工程师们需要根据具体的需求和设计要求，合理利用其特性，并遵循装配建议，以实现最佳的性能表现。大家在使用ONET8521T的过程中，有没有遇到过什么特别的问题或者有什么独特的应用经验呢？欢迎在评论区分享交流。