TI光学收发器模块SFP解决方案

发布时间:2013-12-26 阅读量:2031 来源: 发布人:

【导读】TI 10G光学模块SFP+整体解决方案是一套完整的解调演示工作光学收发器解决方案,主要应用于小型插头(SFP+)。这种解决方案缩短了客户设计时间,从而节省客户成本,并且没有牺牲性能。通过把TI的激光驱动器ONET1101、限幅放大器ONET8501和强大的MCU MSP430组合到一个SFP+多源协议标准包中,实现上述目标。

浅谈SFP+模块

增强型小型插头(SFP+)是一种紧凑型、可热插拔收发器,用于10G电信和数据通信应用。这是一种流行的工业格式,由许多系统组件厂商联合开发并提供良好支持。外形尺寸和电气接口均由一个多源协议(MSA)规定。

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SFP+包括一个收发器(激光驱动器ONET1101+DML NEC NX8341)、一个接收机(ROSA+限幅放大器ONET8501)和一个控制模块(MCU MSP430FR5738)。

发送器

原理部分:

发送器把电信号转换为光信号。激光驱动器ONET1101放大输入信号为调制信号,并向DML提供偏置DC电流。ONET1101L是一种高速、3.3V激光驱动器,用于以2到11.3Gbps数据速率直接调制激光器。

下列原理图显示了典型DML的最佳阻抗结构

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PCB部分:

分布式反馈(DFB)激光器是一种低电阻组件,其一般为7Ω到10Ω。灵活的PCB线缆常常为一个25Ω单端线路;灵活线缆与TOSA之间互联存在反射;精心布局和阻抗匹配的电路,对获得更高的性能至关重要。

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计算部分:

ONET1101L激光二极管驱动器经过优化,以驱动50Ω差动输出传输阻抗。低功耗设计时,它拥有一个500Ω差动后端接。由于LR DFB TOSA仅有10Ω阻抗(近似值),因此如果没有添加传输电路反射情况更糟糕。传输电路的作用是驱动负载阻抗从驱动器端靠近50Ω。
 
输出阻抗:MOD±输出的差动电阻为:
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典型RTOSA约为10Ω,优化后的R1~R4为:
 
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则ZOUT为:
 
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测试部分:

OSA:NEC NX8431
 VCC=3.12V
 ICC=150mA 
眼图模板裕量裕量30%
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接收机

原理部分:

接收机把光信号转换为电信号。限幅放大器ONET8501PB把转换后的电信号放大为接收机输出。ONET8501PB是一种高速、3.3V限幅放大器,用于2到11.3Gbps数据速率的多光纤和铜线缆应用。
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ONET8501PB拥有一个双线串行接口,允许数字控制带宽、输出振幅、输出预加强、输入阈值电压(限制电平)和信号置位电平损耗。也可以利用外部速率选择引脚,选择预定带宽和LOS声明电平设置。ONET8501PB也拥有约34dB的增益,确保输入信号的全差动输出摆动低至20mVp-p。输出振幅可调节至350mVpp、650mVpp或者850mVpp。

BER曲线测试部分:

两个模块的测试结果

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固件

MSP430FR5738中运行的固件主要完成如下任务:
 
1  监测ADC:温度、输入电压、TX偏置、TX功率、RX功率
2  监测仿真值以确定其是否超出设置;设置告警和警告标记。
3  计算补偿值和自动运行消光比例均衡。
4  作为IIC主机,读出和控制激光驱动器,并限制放大器。
5 作为IIC从机,通过IIC总线与上级控制中心通信,发送监测值、告警与警告值、引脚状态、厂商信息以及其它SFP+模块实时信息,并接收指令和执行指令。

调试与仿真:
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在IAR IDE环境下编译和调试固件
 
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使用与目标电路板连接的TI MSP430FR57xx仿真器,运行仿真,并调试固件。
 
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系统完整测试

为了评估组装电路板的性能,本应用说明还描述了一个完整的测试配置,包括装置、固件(评估板)和软件(GUI)。

测试装置:

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该评估板拥有微带传输线路和SMA连接器,用于发送和接收数据。通过硬件(以及GUI)提供电源电流监测、电压监测和一定的数字I/O控制/监测。

原理图:
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PCB布局:

该评估板的设计目的是使用单端传输线路。修改PCB层信息,会影响这些传输线路的阻抗,从而影响性能。

GUI:

GUI软件在VC++环境下开发,由VC++6.0编译。

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总结

该方案为您介绍原理图、PC板布局、Gerber文件、材料清单(BOM)、固件以及图形化用户界面(GUI);不仅仅为了实现模块化,同时也用于评估板。另外还介绍了组装电路板的测试装置、测试数据和典型性能。
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