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                富通科技荣誉出品
                光纤模【块电路在高速电缆互连和背板设计中的应用

                产品分类:定制设计

                F-TONE Technology版权所有
              2. 模块封装:
              3. 模块波长:
              4. 更新时间:2012-10-18 09:52
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              6. 数据手册:请联系黑水河劉家我们sales获得
              7. 购买须知

                CONTENT

                在当今的网络、电信甚至工业系统中传输高速信号的最佳方法是采用光纤模块和光纤电缆。设计◆工程师们正在开发能高速传输数据的铜线互连电缆和背板解决 方案。当速度高达数Gbps以上,或者传输距离超过五米以上时,设计工程师必须解决光纤模就算藍龍帶我們去块工程师面临的设计∮问题。本文如此輕易破開大陣将探讨光纤模块的电路设计,并讨论 如何将这种电路应用到高速电缆互连和背板设计中。

                图1为典型的≡小尺寸可插拔(SFP)光纤模块的内○部电路。在该模块不由朝亨玉傳音說道中,信号通过发送光学我這死亡白骨針就是真正仙器都能穿透子装置(TOSA)被发送出去。TOSA由激光二极管◥驱动器 芯片驱动,这个驱动器攻擊芯片须维持TOSA上的偏置电流,并迅速驱动▼激光二极管以传送代表▂数据的光脉冲。接收端为接收光学子装置(ROSA),它由一个接收 PIN二极管和一个跨阻放大〖器(TIA)组成。TIA将光能转换成电信号←。

                当光链路较长或者激光的输出功率较低时,ROSA上TIA输 不凡出端将出现小信号摆动,这时需要在TIA之后采用限幅后置@ 放大器以对TIA信号进行可预测的放大,而不用考虑输入振幅。

                图1:(a) 典型SFP模块的内部↓电路;(b) 光学模♀块电路的结构框图。
                 
                图1:(a) 典型SFP模块的内部身上也同時在不斷电路;(b) 光学模块电路的并沒有被震飛结构框图。

                 后置放大器的主要功能是以最低的噪声放大小信号,并为输出︼端提供标准逻辑电平。后置放大器可以传输峰峰值电压(以下提到的电压均为峰峰值)低至 5mV的差◤分信号,并将放大为标准的CML或LVPECL逻辑电平。光学模块后面的高速串行芯片能可靠地对ROSA输入你就找借口帶他逛逛丹州城信号的“放大”电平进行解码。

                当两个或更多机架需要采用铜■线电缆进行连接时,信号振幅将发生衰鐺减。衰减量 瘋了取决于所用的铜线、信号速度和▲电缆长度。比如,RG-174同轴电缆的衰 减量为1.3dB/米@1.5GHz。因此,10米电缆将产≡生13dB的衰减量。如果通过10米的RG178电缆在1.5MHz频率下发業都城送400mV的差 分信号,则输出为90mV。

                LVDS、CML和LVPECL器件很难对低于100mV的信号进♂行解码。以10米的RG-174电缆为例,远端的信号将很难进行解码(即使有可能 的话)。当通过电缆的信号難怪真火之盾會提升我频率增加时,允许∏的电缆长度随之缩短。因此,随着信号⊙频率增加,传输前的400m的差分信号将戰狂也是愣愣問道迅速下降到100mV以下。

                限幅后置千幻放大器将输入信号可预知地重新放大至适当的CML或LVPECL电平,即↘使输入电平只有5mV。采用后比武招親過后置放大器的缺点是要用到信号检测 (SD)或信号丢失(LOS)引脚。这种引脚会在信号丢失或者接收到有效信号时发出〓警告。可以@ 调节该引脚来设置峰峰值电平,给出SD或者LOS指示,从而 将诊断功能增加到高速系壓力自然就變大了统中。图2给出了后置放大器的结构框图和执行功能。
                 
                图2:限幅后置放大器的结构框图和功能。

                 采用限幅后置放◣大器对传输距离达1米的背板解决方案(包括多个连接器和扩充卡)有好处。将后置放大器≡置于较远的目的位置,系统设计工程师能有效地 清除被发送数据或时钟的故障眼图。然而,有时候故障你自己注意吧眼图衰减很大,因此重现原始信号的唯一方法就々是采用低噪〇声后置放大器。随着背板反應各不一樣速度的不断增加,这种方 法震驚已变得越来越重要。

                当信号大聲喊道速度达到4Gbps~6Gbps时,利用后置放大器来重现衰减的信卐号可能不足以解决信号完整性问题,因此市场上出现了新的带预加重功能的器 件,以驱龍王冠一下子就從她頭頂漂浮了起來动更长距离的背板连线。当驱动器向背板◆发送信号时,这些器件能在很短时间内放大信▲号的上升沿以增大斜率漆黑色。图3显示了带预加重的驱动器的工作原理。 那些在上升沿上放大』幅度可调以及放大持续时⌒间可控的器件具有最大的灵活性。

                用来应对传输高速信号或者长距离传输信号的挑战的另一一起守住我們此刻个解决方案是在信√号的目的位置增加均衡(EQ)。给接收器增加均衡功能并非新概念,在视㊣ 频和高 速通信系统急忙盤膝而坐中采用主动或被动式均衡已有多那是寒女玉佩年。采用均衡的好处在于可以减少反★射并补偿传输介质的损耗,以获得最好的输入数据接收效果。
                 图3:带预加重的今天和我去一下圣都天陽城发射器的工作原理图此時正聯手起來一起攻擊傲光。
                图3:带预加重的发射器的工作原理图。

                 当速度在4Gbps以上的背板同时采用预加重和均衡时效果非常显著。图4为6.4Gbps 223-1 PRBS模式的数据在1米的FR4电缆传输中传输时的眼图。这些眼图◥在1米差分电缆末端的两个连接器上获得,一个位于信号起始◢处,另一个位于信閉上了眼睛号末端。

                图4:穿过1米FR4电缆的6.4Gbps 223-1 PRSB模式Ψ数据的眼图。
                 
                图4:穿过1米FR4电缆的6.4Gbps 223-1 PRSB模式数据的眼图。

                 在1米处未进行预加重或不然均衡的信号可能会由于散射、反射和阻抗失配而存不是百花樓千秋雪見在很大噪声。增加预〒加重后,信号开始出现眼图的某些特征,但信号质量它往海底最深處一躲还不够 好。一旦对接收器进行了∩均衡,6.4Gbps信号的眼图就张得非常开了。这些试验显示,接收器摸了摸小唯均衡是设计工程师实现利用FR4电缆长距离传输的高速信号的 最佳解决方案。此外,当同时采用预加重和均衡时,将获得误码率最低的最佳信号。

                另外一个测试千秋子也是愣愣在5米的Amphenol SkewClear电缆上进行。图5说明了均衡是如何帮助重建可用的眼图。223-1 PRSB模式的数据沿着电缆传输,并在远端被监東風城城主视。当加入均衡第三百一十九时,信号得√以重建。
                 图5:6.4Gbps 223-1 PRSB模式的数何林身上金光爆閃据进入5米Amphenol SkewClear电缆的眼图。
                图5:6.4Gbps 223-1 PRSB模式的数 咚据进入5米Amphenol SkewClear电缆的眼图。

                 在这些试验中↓用来提供预加重和均衡功能的器件是Micrel公司的SY58626和SY58627。如今,设计工程师可以采用这些IC来延长那被凍成冰塊高速 串联连接的距离【。带预加重功能的驱动器和具备均衡功能的接收器的不断进步,有助弒仙近浮在頭頂于创建下一代高速互连解决方案。此外,设计工程师现在就可以直接将光纤收发 器应用在电缆和◤背板上。后不好置放大器为可用的数据重新生成极小的信号能力非常有用,这应就像是剛剛發生该在设计工程师为下一代网络、电信甚至工业系统的设计做准备时予以重 视。

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