1_25G光纤收发器SFP设计与仿真
SFP-GE-BIDI-20KM-T1310 R1490-x-D10光收发模块说明书
数据手册SFP-GE-BIDI-20KM-T1310/R1490-x-D101.25Gb/s SFP(小型可插拔)Tx1310nm/Rx1490nm双向光收发模块产品简介ModuleTek的SFP-GE-BIDI-20KM-T1310/R1490-x-D10SFP-BIDI光收发模块基于千兆以太网IEEE 802.3标准和光纤通道FC-PI-2Rev7.0，为GE/FC应用提供快速可靠的接口。
该产品通过2线串行总线实现数字诊断功能，符合小型可插拔多源协议(MSA)和SFF-8472的标准。
产品特性高达1.25Gb/s的双向数据传输能力符合IEEE802.3z千兆以太网符合SFP MSA热插拔设计1310nm FP激光发射器单LC接口具有数字诊断功能在9/125um单模光纤上传输距离可达20km单电源供电3.3V符合RoHS标准1类激光产品，符合EN60825-1标准工作温度范围（外壳温度）：商业温度等级:0◦C至70◦C工业温度等级:−40◦C至85◦C应用1.25Gb/s千兆以太网1.063Gb/s光纤通道摩泰光电用心做好每一次服务1订购信息型号产品ID 描述拉环颜色SFP-GE-BIDI-20KM-T1310/R1490-C-D10M221501GE/FC ，SFP-BIDI ，单LC 接口，Tx1310nm/Rx1490nm ，传输距离可达20km,商业级蓝色SFP-GE-BIDI-20KM-T1310/R1490-I-D10M221502GE/FC ，SFP-BIDI ，单LC 接口，Tx1310nm/Rx1490nm ，传输距离可达20km ，工业级蓝色注：1.产品ID 为我司产品标准型号的简写订货号如需了解更多信息或订购上述产品，请联系:电子邮件：*******************摩泰光电官网：产品一般规格参数符号最小值典型值最大值单位备注数据速率DR 1.25Gb/s 1DR 1.062Gb/s2误码率BER 10−12工作温度T C 070◦C 3-4085◦C 3储存温度T STO −4085◦C4工作电流I CC 200300mA 5工作电压V CC 3.14 3.33.46V 最大电压V MAX−0.54V5注：1.IEEE 802.32.FC-PI-2Rev7.03.外壳表面温度4.环境温度5.工作电流最大值定义为满流量、模块外壳最高温度下的工作电流；传输距离数据速率光纤类型距离范围(km)备注1.25Gb/s9/125um 单模光纤20光学特性—发射机V CC=3.14V to3.46V，T C参数符号最小值典型值最大值单位备注发射光功率P TX-9-3dBm1光中心波长λC126013101360nm消光比ER9dB光谱宽度(RMS)Δλ5nm光信号上升/下降时间t r/t f250300ps(20%-80%)注：1.1类产品典型光眼图使用1.25Gb/s，PRBS27-1信号测试光学特性—接收机V CC=3.14V to3.46V，T C参数符号最小值典型值最大值单位备注接收机过载P OL0dBm光中心波长λC147014901510nm接收灵敏度R X SEN−23dBm1回波损耗ORL14dBmLOS信号生效LOS A−35dBmLOS信号失效LOS D−24dBmLOS信号迟滞区间LOS H0.5dB注：1.用PRBS27-1测试模式测量，BER<10−12；电气特性—发射机V CC=3.14V to3.46V，T C参数符号最小值典型值最大值单位备注差分输入阻抗R IN100Ω单端输入摆幅V IN PP2501200mV发射机关闭电压V D V CC-1.3V CC V发射机使能电压V EN V EE V EE+0.8V电气特性—接收机V CC=3.14V to3.46V，T C参数符号最小值典型值最大值单位备注单端输出摆幅V OUT PP300400800mV输出信号上升时间/下降时间t r/t f300ps(20%-80%)LOS信号生效V LOS A V CC−0.5V CC HOST VLOS信号失效V LOS D V EE V EE+0.5V 接收端压制功能压制功能的判断方式备注关闭N.AA0H 设备的寄存器说明IIC 地址字节大小寄存器名称寄存器描述取值(HEX)01IdentifierSFP 0311Extended Identifier使用IIC 接口0421Connector使用LC 连接器073-108Transceiver 1000BASE-BX10-U 0000004000000000111Encoding 使用8B/10B 编码方式01121BR,Nominal 1.25Gb/s 的标称速率0D 131Rate Identifier 无速率选择功能00141Length(9μm)-km 在单模光纤传输20km 14151Length (9μm)-100m 在单模光纤传输20km C8161Length (50μm)-10m 在多模光纤的传输距离00171Length (62.5μm)-10m 在多模光纤的传输距离00181Length (Copper)在铜缆的传输距离00191Reserved 未定义0020-3516厂商名称MODULETEKASCII Format361Transceiver 未定义0037-393Vendor OUI 厂商IEEE 公司ID 00000040-5516Vendor PN厂商产品型号由厂商定义56-594Vendor Revision Number厂商产品版本号由厂商定义60-612Wavelength 激光器的波长1310纳米051E 621Reserved 未定义00631CC_BASE 0-62字节的校验和由厂商定义64-652Transceiver Options1.Rx_LOS 信号监控2.Tx_FAULT 信号监控3.Tx_DIS 信号监控001A 661BR,max 高比特率余量00671BR,min 低比特率余量0068-8316Vendor SN 厂商序列号由厂商定义84-918Date code 日期代码由厂商定义921Monitoring TypeDOM 信息内部校准接收光功率测量使用平均光功率68931Enhanced Options 1.发射光与接收光Alarm 与Warning 监控2.Tx_DIS 信号监控与控制3.Rx_LOS 信号监控4.Tx_FAULT 信号监控F0941Compliance 按照12.0版本的SFF-8472定义08951CC_EXT 64-94字节的校验和由厂商定义96-12732Vendor Specific 厂商自定义区域由厂商定义128-255128Vendor Specific厂商自定义区域由厂商定义数字诊断功能SFP-GE-BIDI-20KM-T1310/R1490-x-D10支持SFP MSA中定义的2线串行通信协议，该产品通过地址为0xA2的2线接口访问数字诊断信息。
光纤收发器的设计方法
光纤收发器的设计方法光纤收发器是一种光通信设备，用于将电信号转换为光信号，并将光信号转换为电信号，实现光纤通信的传输功能。
在设计光纤收发器时，需要考虑光电转换效率、传输距离、光纤连接稳定性等因素。
下面将详细介绍光纤收发器的设计方法。
首先，设计光纤收发器需要选择合适的光电转换器件。
常用的光电转换器件包括光电二极管（PD）和光电倍增管(PMT)。
光电二极管适用于低速率光通信，具有灵敏度高、成本低的特点。
光电倍增管适用于高速率光通信，具有高灵敏度、大动态范围的特点。
根据实际需求选择合适的光电转换器件。
其次，设计光纤收发器需要考虑光源的选择。
常用的光源包括激光二极管（LD）、发光二极管（LED）等。
激光二极管具有调制带宽高、输出功率大的特点，可实现高速率的光通信。
发光二极管成本低，适用于低速率的光通信。
根据应用场景和需求选择合适的光源。
接下来，光纤收发器设计需要考虑调制电路。
调制电路可以实现对光源的调制，将电信号转换为光信号。
根据电信号的调制方式选择相应的调制电路，常见的调制方式包括直接调制和外调制。
直接调制是指将电信号直接施加到激光二极管上，实现对光源功率的调制。
外调制是指通过电调制器件（如Mach–Zehnder调制器）对光信号进行干涉实现调制。
选择合适的调制方式和相关器件，可以提高光电转换效率和传输速率。
再次，光纤收发器设计需要考虑光信号的接收和检测。
接收和检测光信号的主要任务是将光信号转换为电信号。
光信号在光纤到达接收端后，通过光电转换器件转换为电信号，并通过等效电路进行处理和放大。
选择合适的光电转换器件和等效电路，可以提高接收灵敏度和抗干扰能力。
最后，光纤收发器设计需要考虑电路的稳定性和抗干扰能力。
光纤收发器常常需要在各种环境条件下工作，如温度变化、电磁干扰等。
利用稳定的电源、合适的接地设计和屏蔽技术，可以提高光纤收发器的稳定性和抗干扰能力。
在光纤收发器的设计过程中，还需要进行可靠性和性能测试。
基于MAX3748的千兆SFP光纤收发器电路设计与仿真
筇３ ２卷第 １ Ｊ ９ １ 】 ２０ Ｉ Ｊ ０６ ＩＪ
电 子 工 程 师
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பைடு நூலகம்
括接 ¨反射 、 串扰 、 平ｉ 反掸噪声 、Ｍ （ 地 酊 Ｅ Ｃ 电磁兼容
性 ） Ｅ （乜 ｌ ） 电源完 ／ ＭＩ １磁 ： 和 扰 等。 Ｓ Ｐ 小 封 装 可 热 插 拔 ） 纤 收 发 模 块 （ 称 Ｆ（ 光 又
路构成。激光器（ ３０ｎ ） １ １ ｍ 组件 一个专用的集成电 路驱动， 该集成电路接收差分逻辑信 【， 号 并将其转变成
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经过传输后 的微 弱光信 号转 变为 电信号 ， 并放大 、 整 形 、 生成原 输 入信 号。它 的主 要 器件 足 利 用 光 电效 再 ．把光信 Ｌ变为电信 号的光电检测器。光接收模块 『 １ ； ） ＝ ＝ 砖
基本 上具有 光 电榆 测器 、 前簧 放 人 器 、 主放 大器 、 时钟
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件【采 用高集 成 度集 成 电路 分 别完成 发 射模 块 的 ｌ Ａ Ｃ 自动功牢榨制 ） 温度补偿 、 Ｐ（ 、 驱动、 慢启动保护等 功能以及接收模块的前骨放大 、 号告警 、 信 限幅放大等
功 能 ， Ｊ 和光发 射模块 或 光接 收模 块 丰 当或 更小 ， 其 寸 兀
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和数据恢复等主 功能部分
1.25G光纤收发器SFP设计与仿真
1.25G光纤收发器SFP设计与仿真
1.25 G光纤收发器SFP设计与仿真
对千兆SFP光纤收发器中控制电路参数设计及利用Cadence软件进行仿真展开了一定的探讨,提出千兆SFP光纤收发器中控制电路设计方案,分析了光发射模块和接收模块的性能,主要研究了在Cadence互连设计软件平台中,利用高速电路设计和信号完整性的理论,采用仿真分析的方法,对千兆SFP光收发模块进行板级分析设计,并对接收部分MAX3748芯片的SPICE模型的I/O口、MAX3744与MAX3748接口、SFP光收发模块布线进行了仿真分析,从而使电路性能达到最优化.
作者：漆燕王桂琼QI Yan WANG Gui-qiong 作者单位：漆燕,QI Yan(江汉大学,武汉430056;华中科技大学,武汉430070) 王桂琼,WANG Gui-qiong(武汉理工大学,武汉430070)
刊名：电光与控制ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)：2007 14(3) 分类号：V271.4 关键词：1.25G光纤收发器 SFP APC控制电路 SPICE。
光模块参数测试
光收发模块要求及进展目前以小型封装SFP的方式将传统发射，收发组件合二为一。
是实现低成本双向传输和光互连的最佳方案。
分别完成发射模块:APC，温度补偿，驱动，慢启动保护等功能，和接收模块：前置放大，信号告警，限幅放大等功能。
SPF光收发模块的设计要求必须满足:1 设计出数据速率为1. 25G bit/s的光收发器件,并满足千兆以太网标准;2 研究符合MSA的光接口、电接口及机械接口等标准的SFP收发器的结构;3 研究满足具有热插拔和自诊断功能的电路设计。
SFP光收发模块仿真SFP光收发模块的仿真分析包括原理图仿真分析和PCB仿真分析2个部分。
其中,原理图的仿真分析主要是功能验证,验证电路是否满足总体设计要求。
而PCB仿真分析是原理图在物理实现上的验证,主要是为了验证信号的质量和时序是否满足设计要求,以确保信号的完整性。
原理图采用器件的SPICE模型进行仿真分析,而PCB的仿真使用IBIS模型。
模块的构成及设计简述2.1 光发射电路设计光发射电路是将数据信号转变为光信号送入光纤进行传输. 它主要包括信号的调制、静态工作点调节和自动功率控制APC 等子电路.数据通信中的数据信号通常是电压信号而驱动LD 需要电流信号,因而需要将电压信号调制成电流信号输出,这通常利用三级管的开关特性来实现.为了使激光器正常工作,还必须在它静态工作时加上一偏置电流,如果缺少这一环节,激光器将工作在荧光区,此时输出的功率将很小,信号将严重失真,调整激光器的静态电流保证数据的正常输出至关重要.LD 输出光功率很容易受到温度和激光器老化的影响,为了获得稳定的光功率,APC 是必不可少的.在模块中LD 的同一基片上有背向光电探测器PIN,用来监测LD 的光功率,通过它的光反馈自动调节偏置电流,可保持输出的光功率稳定.同时当光信号低于一定阈值时告警电路将发出指示.2.2 光接收电路设计光接收电路的功能是将光纤传输中的微弱光信号转变为电信号.它主要由前放、后放以及判决电路组成。
SFP光模块及光接收器知识介绍
SFP光模块及光接收器知识介绍SFP（Small Form-factor Pluggable）光模块是一种常见的光纤传输设备，主要用于连接光纤通信设备之间的传输。
光接收器是SFP光模块的组成部分之一，用于接收光信号，将其转换为电信号。
下面将详细介绍SFP光模块及光接收器的知识。
SFP光模块是一种热插拔的光模块，采用金属外壳，体积小巧，适用于高速数据传输。
SFP光模块可以通过不同的接口类型实现不同的光纤传输，常见的接口类型包括千兆以太网、光纤通道和SONET/SDH等。
SFP光模块的传输距离和传输速率可以根据不同的要求进行选择，通常传输速率有100 Mbps、1 Gbps、2 Gbps和4 Gbps等。
SFP光模块的工作原理是通过光电转换传输数据。
当光信号经过光纤传输到达目标设备时，SFP光模块中的光接收器会将光信号转换为电信号，并将其传输到目标设备的接收器中进行处理。
SFP光模块也可以逆向工作，将电信号转换为光信号，通过光纤传输到达目标设备。
光接收器是SFP光模块的核心组成部分之一，也是实现光电转换的关键。
光接收器主要由光电转换器件、放大器和电子接口组成。
光电转换器件通常采用光电二极管或光电二极管阵列，用于接收光信号并转换为电信号。
放大器用于放大电信号，以提高信号的传输距离和质量。
电子接口用于将电信号传输到目标设备的接收器中，以进行进一步的处理和传输。
光接收器的性能包括接收灵敏度、动态范围、传输速率和传输距离等。
SFP光模块及光接收器具有许多优点。
首先，SFP光模块具有热插拔功能，方便快速更换和维修。
其次，由于体积小巧，SFP光模块可以大大减少设备的体积和重量，适用于高密度部署。
此外，SFP光模块的传输速率和传输距离可根据需要进行选择，以满足不同应用场景的需求。
最后，由于光信号的传输不受电磁干扰，SFP光模块具有较低的误码率和噪音性能。
总之，SFP光模块及光接收器是光纤传输技术中常用的设备，它们通过光电转换实现光信号的传输，并具有热插拔、高速传输和抗干扰等优点。
一款基于国产芯片的光收发器
一款基于国产芯片的光收发器杨振南;郭建;李新宇;徐桥【摘要】文章介绍了一款基于国产集成电路的1.25 Gbit/s光收发一体模块的研制.对发光功率的自动控制和消光比自动控制原理进行了计算推理,同时对接收灵敏度的设计进行了讨论.设计出的样品模块经过全面测试,其性能参数完全符合光纤通信的要求,产品可靠性满足工程使用要求.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2009(000)001【总页数】3页(P53-55)【关键词】光收发一体模块;平均光功率;消光比;灵敏度【作者】杨振南;郭建;李新宇;徐桥【作者单位】湘潭大学,材料与光电物理学院,湖南,湘潭,411105;湘潭大学,材料与光电物理学院,湖南,湘潭,411105;湘潭大学,材料与光电物理学院,湖南,湘潭,411105;湘潭大学,材料与光电物理学院,湖南,湘潭,411105【正文语种】中文【中图分类】TN256随着人们对宽带高速数据以及多媒体通信需求的日益增长，光纤高速传输技术正沿着扩大单一波长传输容量、超长距离传输和波分复用系统3个方向发展，智能光网络、全光网络将会变成现实。
光收发一体模块是光纤通信网络的核心器件。
本文将介绍一款基于国产芯片的1.25 Gbit/s SFP(小型化可热插拔光收发一体模块)，并对其测试结果进行讨论。
1 光收发模块简介光收发模块简单的说就是一种用于光通信的光电子系统。
近端主机将待传输的电信号经过光收发模块的E/O(电/光)转换电路转换成光信号传到光纤链路，再由远端的另一个模块把光信号经过O/E(光/电)转换为电信号传输给主机，由此实现主机之间的通信。
SFP是光收发一体模块的一种外形封装，它既具有小型化、可热插拔的特点，又具有数字诊断(DDM)功能，是目前应用最广的光收发模块。
SFP模块符合SFPMSA(小型可插拔收发器多源协议)和SFF-8472 协议，其内部结构从功能上分为发射、接收和控制3个部分。
主要参数包括平均发射功率Pavg、光信号消光比ER、光发射眼图、接收灵敏度、信号丢失告警(Loss Assert)和信号丢失告警解除(Loss De-assert)功率点。
光收发一体模块SFP测试方法详解
深圳飞通光电股份有限公司SHENZHEN PHOTON TECHNOLOGY CO.，LTD测试规范Test Specification(光电性能方面)项目名称/产品型号SFP光收发一体模块SUBJCT（MODEL）：项目阶段SUBJCT PHASE拟制/日期：PREPARED BY/DATE：审核/日期：CHECKED BY：批准/日期：APPROVED BY/DATE：一、目的：根据要求对于SFP模块在各种条件下进行性能指标测试、功能测试及可靠性测试，对产品的设计质量及可生产性进行综合评价。
二、引用行业标准或协议：●ITU-T G.957 (1999/06)●ITU-T G.695 (2004/02)●IEEE802.3 (1998)●SFP MSA (2000/09)●SFF-8472 (V9.3)三、仪表名称：（厂家）●光可变衰减器：GSK-02(光讯)●数字示波器：86130A (Agilent)●光示波器：86130A (Agilent)●直流稳压电源：MPS-3003●光功率计：M712●误码仪：86130A (Agilent)●误码仪(抖动测试)：ANT-20SE(WWG)●光谱仪：Q8381(HP)●光回损仪：RM3750(JDSU)四、测试框图1. 接收灵敏度、饱和光功率图1 接收误码测试框图2. 传输代价图2 传输代价测试框图3. 回波损耗：4. 发射光波长、谱宽：图4 发射光谱测试框图5. 发射光功率：图5 发射光功率测试框图6. 发射光眼图及消光比：图6 发射眼图测试框图7. 抖动测试图7抖动测试框图8. TxDisable 时序图7 发射时序测试框图9.图10 接收时序测试框图五、定义及测试步骤(一)光电电光参数1. 接收灵敏度：Pr定义：在一定的误码率条件下，接收组件能接收的最小输入平均光功率。
测试步骤：(1) 检查测试系统后，打开测试台电源，系统连接参见图1。
(2) 按屏幕右边的“PG Setup”按键，点屏幕左侧的“Bit Rate Setup”软按钮。
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文章编号:1671-637X(2007)03-0158-041.25G光纤收发器SFP设计与仿真漆 燕1,2, 王桂琼3(1.江汉大学,武汉 430056; 2.华中科技大学,武汉 430070; 3.武汉理工大学,武汉 430070)摘 要: 对千兆SFP光纤收发器中控制电路参数设计及利用Cadence软件进行仿真展开了一定的探讨,提出千兆SFP光纤收发器中控制电路设计方案,分析了光发射模块和接收模块的性能,主要研究了在Cadence互连设计软件平台中,利用高速电路设计和信号完整性的理论,采用仿真分析的方法,对千兆SFP光收发模块进行板级分析设计,并对接收部分MAX3748芯片的SP I CE 模型的I/O口、MAX3744与MAX3748接口、SFP光收发模块布线进行了仿真分析,从而使电路性能达到最优化。
关 键 词: 1.25G光纤收发器; SFP; APC控制电路; SP I CE中图分类号: V271.4 文献标识码: A Desi gn and si m ul ati on of SFP for1.25G opti c-fi ber transcei verQ I Yan1,2, WANG Gui-qi ong3(1.J ianghan U niversity,W uhan430056,China; 2.Huazhong U niversity of Science&Technology,W uhan430070,China; 3.W uhan U niversity of Science&Technology,W uhan430070,China)Abstract: W e discussed the latest devel opment of S mall For m-Fact or Pluggable Op tical Transceiver (SFP)technol ogies and app licati ons.W e studied the para meter design of contr ol circuit f or SFP,and car2 ried out si m ulati on by use of Cadence s oft w are.One design sche me of contr ol circuit f or kil o mega SFP was p resented,and perf or mance of light e m issi on and receiving modules was analyzed.I B I S model and SP I CE model were intr oduced for si m ulating perf or mance of syste m.Key words: 1.25G op tic-fiber transceiver; SFP; APC contr ol circuit; SP I CE0 引言本文就千兆小型封装可热插拔式光纤收发模块(S mall For m-Fact or Pluggable Op tical Transceiver,简称SFP)中控制电路参数设计及利用Cadence软件进行仿真展开了一定的探讨,主要研究了在Ca2 dence互连设计软件平台中,利用高速电路设计和信号完整性的理论,采用仿真分析的方法,对千兆SFP光收发模块进行板级分析设计,并对接收部分MAX3748芯片的SP I CE模型的I/O口、MAX3744与MAX3748接口、SFP光收发模块布线进行了仿真分析,从而使电路性能达到最优化。
SFP具有小型化、可热插拔和自诊断功能,是通收稿日期:2005-10-10 修回日期:2006-08-28作者简介:漆 燕(1976-),女,湖北武汉人,博士生,讲师,主要研究方向为光通信及网络。
信用光电器件发展的必然趋势。
要在很小的面积上集成光监测器、光放大器、激光器、驱动器及各种告警、监测控制信号电路,而且数据速率1.25GHz,这就需要考虑信号完整性问题、电磁干扰等问题。
1 SFP光收发模块的工作原理SFP光收发器由接收模块和发射模块两部分组成。
接收模块由光监测器、前置预放(MAX3744)和限幅放大器(MAX3748)组成。
从光纤传输过来的信号经光监测器的检测转换成微弱的电信号,经过前置预放的放大后送到主放芯片进行放大后传送到主机板。
其中,由于光监测器检测到的信号极其微弱,因此把光监测器和前放芯片封装在一起,以便于信号的放大。
发射部分由激光器和激光器驱动芯片(MAX3735)组成,从主机板上传送过来的信号经过激光驱动器的调制后,经过激光器的电光转换从而转变为光信第14卷第3期2007年6月 电光与控制E LECT RON I CS OPTI CS&C ONTROLVol.14No.3Jun.2007号进行传输。
控制芯片(DS1859)主要有两个方面的作用:1)实现自诊断功能;2)产生各种控制信号,比如激光驱动器的调制电流和偏置电流的检测,激光器的老化监测,信号电平监测等。
1.1 发送机部分参数设计MAX3735激光器驱动芯片包括3个部分:高速调制驱动部分、带APC环路的激光器偏置功能块和安全监测电路。
输出部分由高速差分线和调制电流源构成。
MAX3735芯片已经最优化,驱动15Ω的负载,OUT+处所需的最小瞬时电压是0.6V。
设计中采用的是交流耦合方式,调制电流最大可达85 mA,并提供1～100mA的偏置电流。
要获得恒定的平均光功率,MAX3735内部的APC环路用于补偿激光器阈值电流由于温度变化和使用寿命造成的变化。
背光装置用于将光功率转换为光电流。
1.2 接收模块主要电路分析设计和各部分功能接收部分电路主要由光监测器、MAX3744和MAX3748组成,光监测器的信号在经过MAX3744进行预放后转换为差分信号进行传输,信号经过MAX3748限幅放大后以差分形式送出到主机板。
MAX3744的输出差分阻抗为100Ω,而MAX3748的单端输入阻抗和输出阻抗均为50Ω。
由于传输的是高速差分信号,保持其源端和负载端的阻抗匹配是非常重要的,因此也必须采用可控阻抗传输线进行阻抗的匹配,从而保证信号的完整性。
表1 SFP光收发模块的技术指标序号技术性能技术指标1工作波长1310nm2谱宽 1.8nm3输出光功率-10～0dBm4消光比>8.5dBm5灵敏度<-20dBm6饱和度>-3dBm7眼图符合Bellcore TR-NW T-000253、I T U recommendati on G957、I T U recommenda2 ti on G958等相关标准指标8光电接口符合SFP-MS A协议2 布局的确定及仿真分析对于SFP光收发模块电路的布局,必须考虑以下几个因素:1)激光器、光监测器及接插件的位置预先固定的,其位置由SFP-MS A协议规定。
2)光信号经过光检测器转换为电信号后,首先经过前置预放芯片MAX3744的放大,再送入主放芯片MAX3748进行进一步的放大。
但由于从MAX3744输出的信号幅度很小,因此为了最大程度地减小干扰,必须使前放芯片和主放芯片尽可能地接近,这样才能保证信号的准确接收。
3)在发射部分,为了减小噪声干扰,应使激光器和驱动器尽可能地靠近,从而最大程度地减少耦合因素。
设置工作频率为1.25G,激励源为脉冲源,并设置传输线的差分阻抗为100Ω,运行仿真,差分输入和输出的仿真波形如图1所示(见封3)。
从仿真波形可以看出,波形没有出现过冲或振铃等信号完整性问题。
因此,该布局是比较合理的。
3 MAX3748芯片的SPI CE模型的I/O 口仿真分析 SP I CE的I/O口的宏模型可以用来做SI分析或者通过对其进行仿真来获取I B I S模型数据。
这里通过对MAX3748的SP I CE的I/O宏模型的仿真来验证其是否满足1.25G Hz的光收发模块的性能要求。
图2 M AX3748差分输入端的电路模型MAX3748的差分输入口的模型由I N PKG封装电路和I N P UT缓冲输入电路两部分组成。
其中,在差分输入端,通过外部的两个脉冲源来模拟激励信号,并分别串联两个50Ω的电阻和并联两个0.02pF的电容。
根据原理图,可以做出该I/O口的仿真波形,如图3所示(见封3)。
V2,V3是在输入端加的脉冲源。
由于这里的SFP光收发模块数据传输速率为1.25 GHz,根据MAX3748的芯片资料可知,其上升/下降沿时间为86p s,因此可以确定相应的脉冲源的参数。
V8,V9为对应的输入响应波形。
通过仿真波形和器件资料提供的参数进行比较,发现两者的数据结果基本吻合,因此,仿真波形较地体现了器件的特性。
同理,根据上述方法,作出MAX3748差分输出端的仿真波形,如图4所示(见封3)。
其波形也较好地反映了器件的响应特性。
上述介绍了激光器和MAX3748限幅放大器的模型及仿真分析,对于本项951 第3期 漆 燕等: 1.25G光纤收发器SFP设计与仿真 目使用到的光监测器及MAX3744、MAX3735等在此不一一赘述。
4 SFP光收发模块布线的仿真分析在布局初步确定后,就要进行布线的仿真分析。
通常要进行布线前的仿真分析和布线后的仿真分析。
布线前的仿真分析主要是为了确定关键信号的走线的长度,阻抗匹配情况等,尽可能地确保信号完整性。
在SFP光收发模块中,接收部分和发射部分的差分线是最关键的信号,必须对其进行仿真分析,以确保信号质量和时序满足设计的要求。
由于接收部分和发射部分都是采用差分结构,单端阻抗均要求是50Ω进行匹配。
两对差分线的要求相同,为了避免重复,本文以接收部分的差分线的仿真分析为例来进行介绍。
在进行信号完整性的分析时,主要考虑了信号的反射、串扰、同步开关噪声、时序抖动及电源完整性对信号质量和时序要求的影响,因此主要对上述几个方面进行了仿真分析。
由于数据速率很高,而差分走线的长度很长,因此必须采用微带传输线进行阻抗匹配来减小在源端和终端的反射,从而确保信号的质量。
根据MAX3748的芯片资料可知,其差分线的单端输出阻抗为50Ω,而根据SFP-MS A协议,主机板上的接口部分即RD+/-端口的差分阻抗为100Ω。
根据差分线的理论,在没有耦合的情况下,两根平行的微带线传输线的差分阻抗等于单端阻抗的2倍,因此,必须采用特性阻抗为50Ω的传输线来进行匹配。
运行仿真,波形如图5所示(见封3)。
信号质量达不到要求,主要有上升沿及下降沿存在非线性、波形存在一定的过冲和下冲;边沿速率变慢等问题,是由于两个方面的因素引起的。