【正文】 器、一路輸出緩沖器、一個(gè)直流反饋的消除電路和信號(hào)強(qiáng)度指示器組成。 限幅放大器光接收模塊中，一個(gè)高增益放大器(稱為主放大器)與一個(gè)低通濾波器組成接收模塊的線性通道，對(duì)信號(hào)進(jìn)行高增益放大與整形，提高信噪比，減少誤碼率。限幅放大器可提供低抖動(dòng)數(shù)據(jù)輸出，而RSSI則可反映出互阻放大器(TIA)增益的變化和激光管的變化，監(jiān)視光輸入功率。為了保證整個(gè)傳輸系統(tǒng)的性能。CML輸入緩沖器處于最優(yōu)化。在使用占空比為50%的NRZ碼型的通信系統(tǒng)中，信號(hào)的脈寬失真或互阻放大器產(chǎn)生的脈寬失真表現(xiàn)為輸入失調(diào)，需要靠失調(diào)校準(zhǔn)環(huán)路抑制。一旦報(bào)警產(chǎn)生，LOS將在輸入信號(hào)幅度恢復(fù)到所需要的電平后解除報(bào)警。對(duì)于使用NRZ碼型的ATM/SONET或其他應(yīng)用中，＜32KHz，故＜，因此=(=2KHz)。DSl859通過2線接口為光接收器主板提供接收器功率信息，同時(shí)DSl859可內(nèi)部校準(zhǔn)接收功率監(jiān)視器。光模塊在進(jìn)行熱插拔時(shí)，要考慮和解決以下問題：1)激光器的安全問題。MSA多源協(xié)議定義了TXFAULT信號(hào)來指示光模塊的工作狀況是否正常。 熱插拔時(shí)初始化時(shí)序圖(TX_DISABLE高有效時(shí)) 熱插拔時(shí)初始化時(shí)序圖(TX_DISABLE低無效時(shí)) 關(guān)斷控制電路通過采用特定的上電順序和加濾波電路的方法來減小浪涌電路。通常做一些工藝線將金手指各引腳連接起來，使其在鍍金時(shí)產(chǎn)生電極特性，最后再斷開工藝線使其互相獨(dú)立、斷開絕緣。為了減小熱插拔時(shí)光模塊對(duì)總線的干擾，MSA協(xié)議規(guī)定光模塊上與Host board連接的信號(hào)都通過電阻上拉到電源，在Host Board側(cè)Tx_fault、。并介紹了自動(dòng)功率控制電路與自動(dòng)溫度控制電路、激光器與驅(qū)動(dòng)器的耦合方式。由于這些管腳給出的是模擬輸出信號(hào)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師就需要對(duì)這些輸出值進(jìn)行數(shù)字化以便進(jìn)行相應(yīng)的處理。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設(shè)備開發(fā)，如今主要在服務(wù)器管理中使用，其中包括單個(gè)組件狀態(tài)的通信。當(dāng)然，在任何時(shí)間點(diǎn)上只能有一個(gè)主控。開始信號(hào)：SCL為高電平時(shí)，SDA由高電平向低電平跳變，開始傳送數(shù)據(jù)?？偩€必須由主器件(通常為微控制器)控制，主器件產(chǎn)生串行時(shí)鐘(SCL)控制總線的傳輸方向，并產(chǎn)生起始和停止條件。通過雙線接口訪問A0h地址段內(nèi)容，得到模塊自身的相關(guān)信息。 SFF8472數(shù)字診斷內(nèi)存映像通過SFF8472協(xié)議可以幫助預(yù)測(cè)模塊的壽命，屏蔽系統(tǒng)故障并在現(xiàn)場(chǎng)安裝中驗(yàn)證部件的兼容性。例如，在高密度的應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)每個(gè)模塊的溫度可以進(jìn)行系統(tǒng)熱性能評(píng)估?，F(xiàn)在，可以通過安裝在光模塊內(nèi)部PCB板上的傳感電路方便地得到SFP的實(shí)時(shí)溫度，測(cè)量結(jié)果可以用來觀察系統(tǒng)工作溫度是否發(fā)生漂移，從而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可以來判斷是否是由于系統(tǒng)熱環(huán)境失效而造成的溫度波動(dòng)。在相同的溫度條件下，閾值電流的升高就意味著激光器的劣化。狀態(tài)指示器和控制比特作為對(duì)傳統(tǒng)SFP管腳功能的補(bǔ)充，SFF8472可以通過兩線串行接口來對(duì)其管腳功能進(jìn)行軟監(jiān)控。一旦出現(xiàn)警報(bào)或者告警信息，主機(jī)就可以獲取實(shí)時(shí)參數(shù)信息、作為故障屏蔽的依據(jù)。3℃之內(nèi)。精確性是廠商規(guī)定的，在規(guī)定的工作電壓和溫度范圍內(nèi)，誤差不能超過廠家標(biāo)稱值的177。測(cè)量的RX接收光功率是mW為單位，根據(jù)字節(jié)92(地址AO)位3的設(shè)置情況，該值可表示是平均接收的功率或光調(diào)制幅度(OMA)。 內(nèi)部校準(zhǔn)框圖外部校準(zhǔn)采用“外部校準(zhǔn)”時(shí)，監(jiān)測(cè)值是未經(jīng)過處理的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，必須通過EEPROM中雙線串行總線地址A2中位5695存儲(chǔ)地址內(nèi)的校準(zhǔn)常數(shù)，將此監(jiān)測(cè)值轉(zhuǎn)換到實(shí)際的數(shù)值。 (3—2)其中，是A/D轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字值，Gain是增益因子，Offset是補(bǔ)償因子。這個(gè)結(jié)果以100uV為單位。精確性是廠商規(guī)定的，在規(guī)定的工作電壓和溫度范圍內(nèi)，誤差不能超過廠家標(biāo)稱值的177。對(duì)于廠家給定的波長(zhǎng)，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差不超過177。使用這些指示器之后，很多系統(tǒng)控制器就可以獲得實(shí)時(shí)監(jiān)視功能，而不需要不斷的輪詢并分析參數(shù)信息。門限值補(bǔ)償或調(diào)整是由廠家給定的。然后介紹了SFF8472協(xié)議，包括8472協(xié)議的基本內(nèi)容、參數(shù)監(jiān)控。如果需要在校準(zhǔn)前完成比較，必須首先對(duì)數(shù)據(jù)和門限值進(jìn)行校準(zhǔn)。告警信息表明有鏈路故障或者重大功能問題。測(cè)量的接收光功率，RX ，由方程式(38)給出，單位是uW： (38)其中為16位無符號(hào)整數(shù)，其值存儲(chǔ)在A2H地址68H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀?。籖X_PWR(uW)為所對(duì)應(yīng)的實(shí)際接收光功率值，可通過功率計(jì)測(cè)得；Rx_PWR(4)、Rx_PWR(3)、Rx_PWR(2)、Rx_PWR(1)、Rx_PWR(0)為未知數(shù)，可通過讀五組Rx_PWR(uW)和值列五個(gè)方程進(jìn)行求解。激光器的偏置電流I_BIAS，由下列方程式給出，單位是uA： (36)其中為16位無符號(hào)整數(shù)，其值存儲(chǔ)在A2H地址64H中，占用兩個(gè)字節(jié)，可通過I2C總線讀?。籌_BIAS(uA)為所對(duì)應(yīng)的實(shí)際電流值，可通過電流表測(cè)得；和為未知數(shù)，可通過讀兩組I_BIAS(uA)和值列兩個(gè)方程進(jìn)行求解。3℃內(nèi)部測(cè)量供電電壓。 (3—1)其中，是被測(cè)量的參數(shù)，可以是激光器的偏置電流或發(fā)射光功率，f1是轉(zhuǎn)換過程的傳遞函數(shù)，通過它用電壓來表示測(cè)量參數(shù)，是輸入A/D的電壓。在超過這個(gè)最小接收輸入光功率范圍內(nèi)的精確度的絕對(duì)值由廠家規(guī)定。3dBm。測(cè)量的TX偏置電流以u(píng)A為單位。內(nèi)部測(cè)量收發(fā)器溫度。告警信息表明有鏈路故障或者重大功能問題，而警告信息則表明可能會(huì)違反規(guī)范或者可能會(huì)出現(xiàn)不理想工作條件。1Gbps和2Gbps光纖通道協(xié)議FCPI使用光調(diào)制幅度作為輸入光接口規(guī)范。對(duì)特定的器件，各個(gè)廠家都會(huì)提供偏置電流的最大和最小值。在高密度的應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)每個(gè)模塊的溫度可以進(jìn)行系統(tǒng)熱性能評(píng)估。SFF8472對(duì)TX_POWER和I_BIAS和VCC進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的的另一個(gè)好處就是部件評(píng)估。除了提供參數(shù)監(jiān)測(cè)信息外，還定義了警告標(biāo)志或告警條件，各個(gè)管腳的狀態(tài)鏡像，有限的數(shù)字控制能力和用戶可寫的存儲(chǔ)單元。為了結(jié)束讀操作，主機(jī)必須在第9個(gè)周期間發(fā)出停止條件或者在第9個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)保持SDA為高電平、然后發(fā)出停止條件。器件發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，則定義為發(fā)送器，器件從總線上接收數(shù)據(jù)則定義為接收器。這樣，各控制電路雖然掛在同一條總線上，卻彼此獨(dú)立，互不相關(guān)。I2C總線的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它支持多主控(multi mastering)，其中任何能夠進(jìn)行發(fā)送和接收的設(shè)備都可以成為主總線。下面介紹I2C總線技術(shù)。參數(shù)監(jiān)測(cè)最早出現(xiàn)在1998年推出的SFF(Small Form Factor，小型封裝)模塊中，分別用5個(gè)管腳來探測(cè)激光器的偏置電流，激光器發(fā)射光功率和接收到的光功率。首先簡(jiǎn)要介紹了光收發(fā)模塊的基本原理及框圖，然后分光發(fā)射部分、接收部分對(duì)構(gòu)成光模塊的各主要部分進(jìn)行了詳細(xì)介紹。此外，光模塊電路也做了進(jìn)一步處理，在模塊電源入口和LD Driver以及Limiting Amplifier芯片供電電源腳附近加了濾波電路，進(jìn)行濾波處理。為了保證插拔時(shí)的這一加、斷電順序電端采用金手指連接，金手指有二十根引腳，其中接地的引腳VeeT(共三根)和VeeR(共四根)最長(zhǎng)(至少3mm)，接電源的引腳VccT和VccR次之()，剩下的十一根信號(hào)線最短()，另外，為保證各引腳間良好絕緣，考慮到電路板的尺寸限制。一般驅(qū)動(dòng)IC有一個(gè)SHUTDOWN引腳，設(shè)計(jì)關(guān)斷電路時(shí)，SHUTDOWN腳接場(chǎng)效應(yīng)管的柵極，控制場(chǎng)效應(yīng)管的通斷。針對(duì)上述問題采用了以下幾方面的技術(shù)和方法來實(shí)現(xiàn)光通信模塊的熱插拔。但由于電信及數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)工作的重要性，不允許長(zhǎng)時(shí)間停電：再則現(xiàn)有的許多操作系統(tǒng)的重啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，因而熱插拔技術(shù)在通信應(yīng)用領(lǐng)域變得越來越重要，市場(chǎng)對(duì)可熱插拔光模塊的需求也越來越迫切。這個(gè)實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)在于它允許TIA封裝在低功耗的傳統(tǒng)的4腳T046中。2)失調(diào)校準(zhǔn)電容設(shè)定和之間的電容值決定了信號(hào)通道直流失調(diào)抑制環(huán)路的時(shí)間常數(shù)。兩路控制電壓和，定義了LOS的報(bào)警和解除報(bào)警門限。輸出緩沖器可以交流或直流耦合到負(fù)載。MAX3748與TIA可以是直流耦合或交流耦合。在高速光纖系統(tǒng)中，由于噪聲、定時(shí)濾波器失諧、碼間干擾、有限脈寬作用、限幅器的門限漂移等方面的影響，將會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)△fB時(shí)，電脈沖展寬超過了規(guī)定的比特時(shí)隙，將可能干擾相鄰比特時(shí)隙的檢測(cè)，引起碼間串?dāng)_。此信號(hào)是加到數(shù)據(jù)輸出OUT+和 OUT的共模電壓。由于這時(shí)接收到的電信號(hào)電壓很低，為了保證信號(hào)電壓達(dá)到后續(xù)主放大器的工作驅(qū)動(dòng)電壓需要對(duì)信號(hào)電壓放大。該前置放大器采用的是一個(gè)跨阻抗前端。放大分為線性放大和非線性放大兩種。光電二極管產(chǎn)生的信號(hào)光電流流經(jīng)前置放大器的輸入阻抗時(shí)，將產(chǎn)生信號(hào)光電壓，使用大的負(fù)載電阻，可使該輸入電壓增大，因此，常常使用高阻抗前置放大器。當(dāng)接收光功率低于光接收靈敏度時(shí)，則在其負(fù)載上檢不出光電流，而當(dāng)接收光功率過高超出動(dòng)態(tài)范圍時(shí)則出現(xiàn)光電流過飽和現(xiàn)象。： 光接收模塊原理框圖 光探測(cè)器系統(tǒng)常要求的檢測(cè)量是接收光功率的檢測(cè)和無光告警。直接連接到0UT引腳的元件應(yīng)具有小的直流阻抗和在MHz到GHz頻率范圍具有高阻特性。為了減少常l或常0比特流造成的位像抖動(dòng)，交流耦合電容應(yīng)盡可能大。在激光輸出強(qiáng)的時(shí)候。驅(qū)動(dòng)器輸出低電壓應(yīng)為==，采用33V工作將非常困難。由式26式確定，單位：為uF，和為mA，為us。串聯(lián)阻尼電阻一般為8Ω至13Ω，其值取決于所用激光二極管的等效電阻。例如，在每個(gè)監(jiān)測(cè)器輸出端接100Ω的電阻到地，可以得到以下電壓： (23) (24)MAX3735A外圍電路設(shè)計(jì)為了便于計(jì)算相關(guān)參數(shù)。這部分電路監(jiān)測(cè)激光驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)行，一旦檢測(cè)到故障狀態(tài)，就強(qiáng)行關(guān)斷驅(qū)動(dòng)器。為減小由激光二極管寄生電感引起的光輸出偏差和占空比失真，可能需要一個(gè)RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。MAX3735具有l(wèi)OmA至60mA的寬范圍調(diào)制電流(交流耦合時(shí)可達(dá)85mA)并提供1mA至lOOmA的偏置電流，所以此芯片是用于驅(qū)動(dòng)光纖模塊中FP/DFB激光二極管的理想選擇。除此基本功能外，系統(tǒng)必須能夠在不影響數(shù)據(jù)輸入的情況下通過禁止驅(qū)動(dòng)器來中斷激光器的發(fā)送。為了補(bǔ)償激光器的時(shí)間和溫度漂移，激光驅(qū)動(dòng)器必須保持最初設(shè)定的直流工作點(diǎn)。為了提高控制效率和精度，一般采用蝶型激光器，將熱敏電阻和制冷器封裝在激光器內(nèi)部，使熱敏電阻直接探測(cè)激光器結(jié)區(qū)溫度，制冷器直接和激光器的熱沉相接觸。自動(dòng)溫度控制電路溫度變化引起激光器輸出光功率的變化雖然可以通過APC電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出光功率恢復(fù)正常，但經(jīng)APC調(diào)節(jié)后會(huì)使激光器的閾值電流增大，輻射效率發(fā)生變化，輸出光功率變小，激光器的使用壽命縮短。反之，若光功率大于某一額定值，則通過反饋電路使驅(qū)動(dòng)電流減小，激光器輸出功率隨之減小，以使激光器輸出功率基本恒定不變。另一方面，溫度變化引起激光器輸出光功率的變化雖然可以通過自動(dòng)功率控制電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，使激光器輸出光功率基本恒定。2)閾值電流()閾值電流是激光二極管開始振蕩的正向電流。半導(dǎo)體光源分類半導(dǎo)體光源分為FP(FabryPerot)法布里一珀羅激光器、分布布拉格反射激光器(DBRLD)、分布反饋激光器DFBLD、垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)及可調(diào)諧激光器。光發(fā)射模塊主要由包含APC功能的激光驅(qū)動(dòng)器，帶背光探測(cè)器的激光器組件以及偏置和調(diào)制電路組成。7)介紹帶數(shù)字診斷光模塊的測(cè)試技術(shù)，先介紹一般光電指標(biāo)包括發(fā)射光功率、消光比、光眼圖、接收靈敏度以及高低告警值的測(cè)試原理與方法，并對(duì)常見的光眼圖劣化現(xiàn)象的原因和解決方法進(jìn)行分析，最后重點(diǎn)介紹了光模塊數(shù)字診斷與監(jiān)控功能的測(cè)試方法與實(shí)現(xiàn)，包括測(cè)試系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)以及監(jiān)控校準(zhǔn)軟件的介紹與具體實(shí)現(xiàn)方法。 本文研究的主要內(nèi)容及所做的工作本文研究的對(duì)象是帶數(shù)字診斷功能的光收發(fā)一體模塊。CWDM也是替代其它昂貴的WDM解決方案的可行之策。目前SDH單通道光系統(tǒng)正向40Gbit/s沖擊。隨著光收發(fā)模塊市場(chǎng)需求的迅速增長(zhǎng)，功能電路、部分專用集成電路的供應(yīng)商也逐漸增多，供應(yīng)商在規(guī)?；?、系列化方面的積極投資使得此類IC的性能越來越完善，成本也越來越低，從而縮短了光收發(fā)模塊的開發(fā)周期，降低了成本。又由于SFF小封裝光模塊采用了與銅線網(wǎng)絡(luò)類似的MTRJ接口，大小與常見的電腦網(wǎng)絡(luò)銅線接口相同，有利于現(xiàn)有以銅纜為主的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備過渡到更高速率的光纖網(wǎng)絡(luò)以滿足網(wǎng)絡(luò)帶寬需求的急劇增長(zhǎng)。智能SFP模塊是各廠商技術(shù)升級(jí)換代的標(biāo)志性產(chǎn)品，它所特有的數(shù)字診斷功能可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光收發(fā)模塊的溫度、供電電壓、激光偏置電流以及發(fā)射光功率和接收光功率。智能SFP模塊，即具有數(shù)字診斷功能的SFP光模塊，數(shù)字診斷控制器所帶的存儲(chǔ)空間分為兩部分一部分用于儲(chǔ)存器件型號(hào)、制造商名稱、序列號(hào)、器件的數(shù)據(jù)速率等基本信息，另一部分用于存儲(chǔ)監(jiān)控報(bào)警、校準(zhǔn)常數(shù)與實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等數(shù)字診斷與監(jiān)控相關(guān)信息。為了適應(yīng)通信設(shè)備對(duì)光器件的要求，光模塊正向高度集成的小封裝發(fā)展，SFF(Small Form Factor)小封裝光模塊采用了先進(jìn)的精密光學(xué)及電路集成工藝，尺寸只有普通雙工SC(19)型光纖收發(fā)模塊的一半，在同樣空間可以增加一倍的光端口數(shù)，可以增加線路端口密度，降低每端口的系統(tǒng)成本。目前光器件一般均采用混合集成工藝和氣密封裝工藝，下一步的發(fā)展將是非氣密的封裝，需要依靠無源光耦合(非XYZ方向的調(diào)整)等技術(shù)進(jìn)一步提高自動(dòng)化生產(chǎn)程度，降低成本。在整個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域，繼10gigabit光纖通道之后，10gigabit以太網(wǎng)將會(huì)有強(qiáng)烈的影響。事實(shí)上，即使使用低速率的組件，CWDM收發(fā)器也能在成本、尺寸、功率預(yù)算比傳統(tǒng)串行方案低的前提下，達(dá)到較高的數(shù)據(jù)速率。目前，國(guó)外英飛凌(Infineon)公司已有相關(guān)產(chǎn)品。6)給出數(shù)字診斷光模塊的硬件電路實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)介紹了用DALLIS MAXIM公司的DSl859與激光器驅(qū)動(dòng)芯片max373跨阻放大器芯片max3744以及限幅放大