ONET2804TLP：高性能低功耗4通道限幅跨阻放大器的深度解析

在高速光互連應(yīng)用領(lǐng)域，對于高性能、低功耗的信號處理芯片需求日益增加。ONET2804TLP作為一款由德州儀器（TI）推出的低功耗、28-Gbps、4通道限幅跨阻放大器（TIA），憑借其出色的性能和靈活的配置，在高速數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。今天我們就來全面解析這款芯片，探討其特性、應(yīng)用及設(shè)計要點(diǎn)。

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芯片特性概覽

高速多通道與低功耗優(yōu)勢

ONET2804TLP具備4通道多速率運(yùn)行能力，最高可支持28 Gbps的數(shù)據(jù)速率，能夠滿足高速通信系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?。在功耗方面，?-V電源供電時，每通道功耗僅為90 mW，低功耗特性使得其在多通道系統(tǒng)中能有效降低整體功耗，減少散熱設(shè)計的壓力。

優(yōu)異的電氣性能

• 跨阻與帶寬：具有7.5 kΩ的差分跨阻和17.5 GHz的帶寬，能夠?qū)斎氲奈⑷?a href="http://m.brongaenegriffin.com/v/tag/2800/" target="_blank">光電流信號進(jìn)行高效放大，并保證信號的高速傳輸和良好的頻率響應(yīng)。
• 低噪聲與高過載能力：輸入?yún)⒖荚肼暤椭?2 mu A_{rms})，意味著在信號放大過程中引入的噪聲較小，能夠保證信號的質(zhì)量。同時，其輸入過載電流達(dá)到3.2 mAPP，具備較強(qiáng)的抗過載能力，可適應(yīng)不同強(qiáng)度的輸入信號。

靈活的可編程特性

• 輸出電壓與增益帶寬調(diào)整：支持可編程輸出電壓，可通過引腳控制或兩線接口對輸出幅度、增益和帶寬進(jìn)行靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和系統(tǒng)要求。
• 信號強(qiáng)度指示：每個通道都配備了接收信號強(qiáng)度指示器（RSSI），能夠?qū)崟r監(jiān)測輸入信號的強(qiáng)度，為系統(tǒng)的性能評估和調(diào)整提供依據(jù)。

高隔離度與寬工作溫度范圍

芯片通道間隔離度（僅裸片）達(dá)到40 dB，可有效降低通道間的串?dāng)_，保證各通道信號的獨(dú)立性和穩(wěn)定性。工作溫度范圍為–40°C至 +100°C，適用于各種惡劣的工業(yè)和通信環(huán)境。

應(yīng)用場景分析

高速以太網(wǎng)光接收器

在100 Gigabit以太網(wǎng)光接收器中，ONET2804TLP可與750-μm間距的光電二極管陣列配合使用，將光信號轉(zhuǎn)換為差分輸出電壓，滿足高速以太網(wǎng)對數(shù)據(jù)傳輸速率和信號質(zhì)量的要求。

ITU OTL4.4標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

對于符合ITU OTL4.4標(biāo)準(zhǔn)的光通信設(shè)備，ONET2804TLP的高性能和穩(wěn)定性使其成為理想的信號處理芯片，能夠確保系統(tǒng)在高速數(shù)據(jù)傳輸時的可靠性和準(zhǔn)確性。

高速光模塊應(yīng)用

在CFP2、CFP4和QSFP28等具有內(nèi)部重定時功能的模塊中，ONET2804TLP可實(shí)現(xiàn)對光信號的高效放大和處理，為模塊的高速數(shù)據(jù)傳輸提供支持。

設(shè)計要點(diǎn)與注意事項

電源設(shè)計

ONET2804TLP設(shè)計工作于2.8 V至3.47 V的輸入電源電壓范圍內(nèi)，共有八個電源引腳。為確保芯片正常工作，需使用兩個270 pF至680 pF的單層陶瓷（SLC）電容進(jìn)行電源去耦。同時，各通道的電源需分別連接，但由于芯片內(nèi)部支持電路存在一些公共連接，即使只評估一個通道，也需連接所有八個電源引腳。

布局設(shè)計

• 輸入電容與電感控制：INx引腳的總電容會影響芯片的性能，應(yīng)選用低電容（100 fF）的光電二極管，并注意減少雜散電容。同時，將光電二極管靠近芯片裸片放置，控制鍵合線電感在300 pH至400 pH的范圍內(nèi)。
• 輸出端設(shè)計：在AC耦合差分輸出引腳（OUTx+和OUTx–）使用相同的終端和對稱的傳輸線，以保證信號的傳輸質(zhì)量。
• 電源與接地設(shè)計：電源引腳(V{CC} lx)、(V{CC} Ox)和GND使用短鍵合線連接，雖然芯片內(nèi)部提供了電源電壓濾波，但可使用額外的外部電容進(jìn)一步改善濾波效果。芯片裸片有背面金屬，需使用導(dǎo)電環(huán)氧將裸片連接到地。

控制模式與編程

控制模式選擇

ONET2804TLP具有兩種控制模式：引腳控制模式和兩線接口控制模式。引腳控制為默認(rèn)模式，可通過設(shè)置AMPL、RATE、GAIN和TRSH等引腳的電平來全局控制輸出幅度、增益、帶寬和輸入閾值等參數(shù)。若需更靈活的控制，可啟用兩線接口控制模式，將I2CENA引腳連接到(V_{CC})，然后通過兩線接口對每個通道進(jìn)行單獨(dú)控制。

兩線接口編程

兩線接口采用I2C協(xié)議進(jìn)行數(shù)字控制，使用SDA和SCK兩個引腳與微控制器連接。通信時，需遵循特定的協(xié)議格式，包括START命令、7位從機(jī)地址、8位寄存器地址、8位寄存器數(shù)據(jù)字和STOP命令。在編程過程中，要注意各信號的時序要求，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

結(jié)語

ONET2804TLP以其高速、低功耗、靈活可編程等特性，在高速光互連應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢。但在實(shí)際設(shè)計中，工程師需要充分考慮電源設(shè)計、布局布線、控制模式選擇等因素，以確保芯片性能的充分發(fā)揮。希望通過本文的介紹，能幫助各位工程師更好地了解和應(yīng)用ONET2804TLP芯片，在高速通信設(shè)計領(lǐng)域取得更好的成果。你在使用類似芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。