光模块推荐电路说明
奥雷光模块推荐电路优化应用
简小忠2011-6-20
光模块包括发射和接收两部分，发射部分主要由激光驱动器电路和激光器组成，接收部分由光敏二极管(PIN)+互阻放大器(TIA)和限幅放大器(Limiting Amp.)组成，完成对数字信号透明O/E,E/O转换的功能。
光模块内部原理框图：
光模块的一个发展趋势是低功耗,和外围接口简化。
奥雷光模块，为客户提供最佳性能的同时，为客户最小化功耗，并为简化外围接口提供了可能。
一、1X9封装光模块
1、155M~1.25G奥雷1x9 PECL电平模块有共同特点：
155M发射TX接口为交流耦合，接收RX接口为直流耦合，简称AC – DC耦合，这样为客户最小化功耗，并为简化外围接口提供了可能。
传统3.3V模块电路接法：
理论功耗（模块外围匹配电路的直流功率）：3.3*3.3/(130+80) *5=0.26W
传统5V 光模块外围电路:
理论功耗（模块外围匹配电路的直流功率）：5*5/(130+80) *5=0.59W
由此可见外围的直流匹配电阻的功耗相当不小. 比如一个交换机上主板上用到多个光模块那么对电源的功率要求将大幅提高。
奥雷优化的推荐如下图：(AC-DC耦合)
155 M~350M光模块：R4=100欧
对于5v 光模块：R1=R2=270欧，R3=1K , R1,R2尽量靠近光模块。
对于3.3v 光模块：R1=R2=150欧，R3=1K ，R1,R2尽量靠近光模块
SERDES 到 TD_ 和TD+ 之间不需要给光模块提供偏置和匹配电阻。
因为TX内部已经有最优化的偏置和100欧的阻抗匹配（注意SERDES DATASHEET 外围必须的电阻不建
议拿掉）。
这样减少了对外围电阻的需求。
且外围电阻都不直接从VCC上消耗。
理论上：5V 外围电阻的功耗减小到0.08w，减小到原来的1/7
3.3V 外围电阻的功耗减小到0.02w，减小到原来的1/13
功耗下降明显
2、1.25G光模块
因为历史的原因目前单纤和双纤内部有点不一样（这点将来可能会统一，客户也可以指定要求）。
1.25G双纤和155M 的推荐完全一样。
1.25G单纤TX内部匹配电阻 R4为 NC, 需要外围加上100的匹配电阻即可：
如图示：
R4尽量靠近光模块。
3、2.5G 1X9模块
特点：
2.5Gbps发射TX接口和2.5Gbps接收RX为交流耦合, 简称AC-AC耦合。
告警电平为TTL (SD) ， TX内部有100欧匹配。
外围电路最简化,如下图：
二、SFP光模块
TX、RX都为交流耦合，简称AC-AC耦合，TX内部有100欧匹配。
三、SFF (PON)
光模TX、RX都为交流耦合，简称AC-AC耦合块，TX内部有100欧匹配TX
L1，L2 : 1 -- 4.7uH
C1，C2，C3 : 10 uF
R：100 Ohms
Place R as close to SerDes as possible
四、高速PCB 设计原则：
1)差分走线：“对称”：比如若有过孔，则过孔要相邻对称。
“等长”：正负走线长度一致。
2)差分走线为传输线，走线的阻抗控制为：差分100欧，单端50欧。
可用SI9000等软
件计算。
3)信号走线角度>90度: 否则会导致反射，影响信号的质量。
4)信号的回流路径最短：尽量选用多层板，用仅邻信号层的一层来做地层。
回流地层
尽可能完整，不要被走线分割。
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计讲解
激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计武汉电信器件有限公司模块开发部王松摘要：本文描述了激光器及其驱动、APC及消光比温度补偿电路原理与光模块核心电路设计技术，并简单介绍了半导体激光器的基本结构类型和各自应用特性，着重论述了激光器驱动电路、APC电路、消光比温度补偿电路原理与应用技术，对激光器调制输出接口电路信号与系统也进行了详细的分析计算。
关键词：半导体激光器，驱动，调制电路，APC，温度补偿，阻抗匹配，信号分析，系统1. 引言随着全球信息化的高速发展，人们的工作、学习和生活越来越离不开承载着大量信息的网络，对网络带宽的要求还在不断提高，光载波拥有无比巨大的通信容量，预计光通信的容量可以达到40Tb/s，并且和其他通信手段相比，具有无与伦比的优越性，未来有线传输一定会更多的采用光纤进行信息传递。
近几年以来，干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输，光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD 正在不断的发展，光接点离我们越来越近。
在每个光接点上，都需要一个光纤收发模块，模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号，以便作进一步的处理和识别。
模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号，并耦合到光纤中进行传输，发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件，发射光器件主要有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。
LED 和LD 的驱动电路有很大的区别，常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL 三种。
WTD光模块通常所用发射光器件为FP 和DFB 激光器。
2. 半导体激光器半导体激光器作为常用的光发射器件，其体积小、高频响应好、调制效率高、调谐方便，且大部分激光器无需制冷，是光纤通信系统理想的光源。
激光器有两种基本结构类型：（1）边缘发射激光器，有FP（Fabry-Perot）激光器和分布反馈式（DFB）激光器。
FP激光器是应用最广的一种激光器，但是其噪声大，高频响应较慢，出光功率小，因此FP 激光器多用于短距离光纤通信。
《光模块发射电路》课件
光模块发射电路的验证实验
实验目的
验证实验的目的是通过实际测试和观察，验证光模块发射电路是否符合设计要 求和性能标准。
实验方法
验证实验通常包括搭建测试平台、设定测试条件、执行测试并记录数据等步骤 。实验过程中需要关注电路的输入信号质量、工作温度、电源电压等影响因素 ，以确保测试结果的准确性和可靠性。
消光比
指光模块发射电路输出光信号的消光 比，是衡量光信号质量的重要参数。
03
光模块发射电路的设计与 优化
光模块发射电路的设计原则
高效性
确保电路能快速、准确地转换信号。
可靠性
设计应耐用、抗干扰，确保长期使用。
稳定性
保证电路在各种工作条件下都能稳定运行。
兼容性
应与其他模块和系统兼容，便于集成。
光模块发射电路的优化方法
05
光模块发射电路的发展趋 势与展望
光模块发射电路的技术发展趋势
高速率
智能化
随着数据传输需求的增长，光模块发 射电路的技术发展趋势正朝着更高的 速率发展，以满足更快的传输速度和 更大的带宽需求。
随着人工智能和自动化技术的不断发 展，光模块发射电路的技术正朝着智 能化的方向发展，实现更高效、精确 和自动化的控制和管理。
光信号输出
经过处理后的光信号从光模块 发射出来，传输到接收端。
光模块发射电路的关键技术参数
波长稳定性
指光模块发射电路输出的光信号波长 稳定度，直接影响信号的传输质量和 距离。
功率稳定性
指光模块发射电路输出的光信号功率 稳定度，对信号的接收质量和误码率 有重要影响。
调制速率
指光模块发射电路能够支持的最大调 制速率，直接决定传输速率的高低。
光模块发射电路的性能评估
开关控制分段变光模块使用说明
开关控制分段变光模块使用说明
版本号：V0
该变光模块外观如下图1所示：
图：1
一功能说明：
设计该模块为两路输出，分别定义为L1、L2。
实现3种状态。
第1次开关操作电源开关L1输出，第2次开关操作L2输出，第3次开关操作L1+L2输出。
连续操作开关则输出依以上次序循环变化输出。
主要应用于开关控制变光、变色温控制。
注意：每次开关操作时间间隔要求大于1秒钟，否则有可能模块检测不到开关动作，不会变换输出。
模块体积小巧：长26mm、宽16mm，很方便于以插件的方式值入LED电源中。
目的是为了方便LED 电源电源生产厂家直接以最简单的方式应用。
其应用连接方式如下图 2
图：2
每一路输出电流可达700mA，耐压值小于200V。
光模块电路设计
智能电路设计技术还可以通过引入可编程逻辑器件（PLD ）或现场可编程门阵列（FPGA）等可编程芯片，实现电 路的动态重构和优化。
04
光模块电路设计案例分析
高速光模块电路设计案例
总结词
高速传输、高带宽、低延迟
详细描述
高精度电路设计技术是指在光模块电路中实现高精度 的信号处理和测量。
高精度电路设计技术需要选择高精度的器件和电路拓 扑结构，同时还需要采取一系列的误差补偿和校正措
施，如放大器失调、温度漂移等。
高精度电路设计技术还需要对电路中的误差源进行分 析和控制，以提高信号的精度和可靠性。
智能电路设计技术
智能电路设计技术是指在进行光模块电路设计时，引入人 工智能和机器学习的技术，以提高电路的性能和智能化水 平。
高速光模块电路设计主要用于实现高速数据传输，满足高带宽、低延迟的需求 。这种设计通常采用先进的调制解调技术、高速ADC/DAC转换器以及高性能的 信号处理算法，以实现高速数据传输和低误码率。
低噪声光模块电路设计案例
总结词
低噪声、高灵敏度、低失真
详细描述
低噪声光模块电路设计主要关注降低电路内部的噪声，提高光模块的灵敏度和信噪比。 这种设计通常采用低噪声放大器、降噪滤波器等技术，以减小电路内部的噪声干扰，提
低噪声电路设计技术
低噪声电路设计技术是指在光模块电路中减小 噪声的影响，以提高信号的信噪比（SNR）。
低噪声电路设计技术需要选择低噪声的器件和 电路拓扑结构，同时还需要采取一系列的噪声 抑制措施，如接地、屏蔽、滤波等。
低噪声电路设计技术还需要对电路中的噪声源 进行分析和抑制，以减小对信号的影响。
SFP光模块电气接口定义
SFP光模块电气接口参数详解电口是一种标准的热插拔口，做成金手指的电路板，如下图所示：引脚定义Pin Name Function/Description1 VeeT 发射部分地2 Tx Fault 发射部分报错3 Tx Disable 关断发射，高电平或悬空是有效4 MOD-DEF(2) 模块定义脚，I2C通信的数据线5 MOD-DEF(1) 模块定义脚，I2C通信的时钟线6 MOD-DEF(0) 模块定义脚，接地7 Rate Select 速率选择8 LOS LOS告警9 VeeR 接收部分地10 VeeR 接收部分地11 VeeR 接收部分地12 RD- 接收部分数据反相输出13 RD+ 接收部分数据输出14 VeeR 接收部分地15 VccR 接收部分电源16 VccT 发射部分电源17 VeeT 发射部分地18 TD+ 发射部分数据输入19 TD- 发射部分反相数据输入20 VeeT 发射部分地电气接口电源：VCCT和VCCR分别是发射和接受部分电源，要求3.3V±5%，最大供电电流300mA以上。
电感的直流阻抗应该小于1欧姆，确保SFP的供电电压稳定在3.3V。
推荐的滤波网络，可以保证插拔模块时的浪涌小于30mA。
VCCT和VCCR可以在模块内相连。
发射和接收的地可以在模块内相连。
差分输入/输出：TD-/+是发射部分差分信号输入,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗。
差分输入信号摆幅范围500mV~2400mV。
RD-/+接受部分差分信号输出,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗。
差分输出信号摆幅范围370~2000mV。
I2C总线：Rate_Select：接收部分速率选择。
Mod_Def(0)：接地Mod_Def(1)：I2C的时钟线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCCMod_Def(2)：I2C的数据线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC。
0～10v调光模块控制原理
0～10v调光模块控制原理0～10V调光模块是一种常用的调光设备，可实现对电光源的亮度进行控制。
本文将详细介绍0～10V调光模块的工作原理及其控制过程。
0～10V调光模块主要由调光电路和转换电路组成，其工作原理如下。
1、调光电路调光电路是0～10V调光模块中最核心的部分，它的作用是将输入的电压转换成控制光源亮度的0～10V电压信号。
调光电路通常由电阻和电容组成，其原理如下：当外加电压增大时，形成在电阻上的电压也随之增大，此时使电容器充电，充电电量随着时间的增加而逐渐增加。
当外加电压减小时，形成在电阻上的电压也随之减小，此时放电电容器，电荷释放速度与电荷量成反比例关系，电容器的放电时间也随之增加。
电容通过放电器产生一个与输入电压成比例的电压，即控制光源亮度的0～10V电压信号。
2、转换电路当输入电压为0V时，MOS管不导通，输出端为断路状态；当输入电压为10V时，MOS管导通，输出端为短路状态。
这样就可以将0～10V电压信号转换成对应的控制信号，从而实现对光源亮度的控制。
1、电源供电在使用0～10V调光模块之前，需要将其接入电源，并将控制信号输入到模块的接口。
2、解码控制信号0～10V调光模块在接收到控制信号之后，需要进行信号解码。
如果接收到的控制信号为0～10V电压信号，则直接进行控制；如果接收到的控制信号为数字信号，则需要经过DAC转换后才能进行控制。
4、调节亮度当0～10V调光模块收到信号并传递控制信号之后，就可以通过调节控制信号来实现对光源亮度的控制。
通过控制信号的变化可以实现光源的明暗调节，从而满足不同的照明要求。
三、总结0～10V调光模块的应用非常广泛，可以用于家庭照明、商业和办公场所照明、路灯、公园和花园照明、建筑物外立面照明等。
在家庭照明中，0～10V调光模块可以控制电灯的亮度，使得家庭照明更加舒适、节能和环保。
在商业和办公场所照明方面，0～10V调光模块可以通过调节光源亮度来满足不同的照明需求，如会议室需要明亮的照明，而在休息区需要柔和的照明。
光模块接收电路原理与应用
• 在每个大的重复周期内的0、1数据流看起来是随机的，满足了我们对于 数据随机性的要求。但是同时其数据流中有大的重复周期，比如PRBS7 的码流的重复周期是127个比特，PRBS9的码流的重复周期是511个比 特，并不是真正的随机码流，所以这种码流被称为伪随机码
BER=
接收的误码比特数 被接收到的比特数
=
在测量时间内误码数 比特率×测量时间
• BER的表示形式：1×10-N 或者 1.0E-N (N是正整数)
9/12/2022
33
影响误码率的因素
• 光功率(和消光比)的大小 • 信号噪声比(SNR) —TIA噪声、PIN管暗电流 • 传输速率(数据比特率) • 抖动 • 信号码型 • 工作波长─PIN或APD对不同波长的光的响应度有差别 • 码间干扰─系统的高频带宽不够引起
9/12/2022
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接收灵敏度测量
图案发生器
Data
Pattern Generator
光发送模块
Hale Waihona Puke 光可变衰减器Clock
误码检测仪 Bit Error Detector
Rx Data
待测光接收模块
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什么是比特误码率？
• 误码率(BER—Bit Error Ratio)是衡量一个光接收 机性能的最基本的参数
• 同时因为这种数据流很多时候只是为了测试使用的，用户的被测件 在正常工作时还是要根据特定的协议发送真实的数据流，因此产生 这种随机数据码流的电路最好尽可能简单，不要因此额外占用太多 的硬件资源
光模块介绍 简介ppt
需加5～10V反偏电压
APD探测器
APD探测器： 雪崩光电探测器（Avalanche photodetector） 响应度：
I APD M RP
M与温度和反偏电压有关 需加30～60V反偏电压
激光器
FP LD (Fabry-Perot Laser) DFB LD (Distributed-Feedback Laser) VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)
直接调制
P1 P0
利用电信号的‘1’和‘0’ 控制激光器的电流大小。
EA调制
激光器一直处于发光状态，电信号‘1’、‘0’ 作用于电吸 收调制器。 来控制激光器出光大小。
MZ调制
激光器一直处于发光状态，发出的光经过一个Y型波导分束器分出两 束相位等一样的光信号， 电信号控制两个干涉臂电级，使两束光信 号产生不同的相位，再经过Y型合束器，‘1’信号时，相位相同，进 行叠加，‘0’信号时，相位相差180度，光信号 抵消。
APC/AEC
MCU＋EEPROM
MA
ROSA
Optical In Optical Out
LOS
数字诊断(DDM)模块特点
光收发合一模块(XFP)功能框图
TxDisable
Data In I2C
CDR
Driver
TOSA
APC/AEC/ATC
MCU＋EEPROM
Data Out
CDR
MA
ROSA
按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块 (transceiver,)
按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等 按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针
SFP光模块电气接口定义
SFP光模块电气接口参数详解
电口是一种标准的热插拔口，做成金手指的电路板，如下图所示：
引脚定义
电感的
差分输入/输出：
TD-/+是发射部分差分信号输入,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗。
差分输入信号摆幅范围500mV~2400mV。
RD-/+接受部分差分信号输出,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗。
差分输出信号摆幅范围370~2000mV。
I2C总线：
Rate_Select：接收部分速率选择。
Mod_Def(0)：接地
Mod_Def(1)：I2C的时钟线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC
Mod_Def(2)：I2C的数据线.应该在主板上由4.7K~10K电阻上拉至VCC。
仅供个人学习参考
状态控制信号：
TX_Fault：开集/漏极输出,需要在主板上由4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V。
激光器失效时为高电平，正常工作时为低电平(<0.8V)。
TX_Disable：关断使能输入.需要在模块内由4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V。
低电平(0~0.8)正常工作
高电平(2~3.465)关断
悬空：关断
LOS：开集/漏极输出,需要4.7K~10K电阻上拉至2~VCC+0.3V。
当输入光功率低于最差接受光功率时，高电平告警。
推荐接口电路：
仅供个人学习参考。
光模块 功能电路 分类
光模块功能电路分类1.引言1.1 概述光模块是一种用于光通信和光传感器的基础器件，它具有将电信号转换成光信号的功能。
随着信息时代的到来，光通信技术得到了广泛的应用和发展，光模块作为其中重要的组成部分，起着至关重要的作用。
本文主要对光模块的功能和电路的分类进行详细的介绍和分析。
首先，我们将对光模块的功能进行全面的阐述，包括其在光通信中的作用、光信号的产生和接收等方面。
其次，我们将对电路进行分类，按照不同的性质和用途进行划分，以便读者更好地理解和应用光模块。
本文的目的是为读者提供一个全面了解光模块功能和电路分类的视角，进一步推动光通信技术的发展和应用。
希望通过文章的阐述，读者能够对光模块有更深入的理解，并在实际应用中能够灵活运用和创新。
在结论部分，我们将对全文进行总结，并对未来光模块技术的发展做出展望，以期为相关领域的研究和实践提供一定的借鉴和参考。
在接下来的正文部分，我们将从光模块的功能和电路的分类两个方面进行详细的讲解，希望读者能够对光模块有一个全面而深入的了解，为光通信技术的应用和推广提供有力的支持。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：文章的结构是文章主题和内容的组织方式，它影响着读者对文章的理解和阅读体验。
本文旨在介绍光模块和功能电路的分类，并对其进行详细讨论。
为了达到这个目的，本文将分为以下几个部分。
引言部分将提供对整篇文章的概述，包括光模块和功能电路的基本概念和背景，以及本文的目的和意义。
这将为读者提供一个对本文内容的整体认识，并引起读者的兴趣。
正文部分将详细介绍光模块的功能和电路的分类。
在光模块功能一节中，将解释光模块的定义、原理和应用场景。
此外，还将深入探讨不同类型的光模块及其特点。
在电路分类一节中，将介绍电路的基本分类方法和常见的电路类型，如数字电路、模拟电路、功率电路等。
每个分类将逐一进行解释，并给出相应的实例和应用。
结论部分将对本文进行总结和展望。
总结部分将回顾文章的主要内容，并强调光模块和功能电路的重要性和应用前景。