【正文】 器、一路輸出緩沖器、一個直流反饋的消除電路和信號強度指示器組成。 限幅放大器光接收模塊中，一個高增益放大器(稱為主放大器)與一個低通濾波器組成接收模塊的線性通道，對信號進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)校準環(huán)路抑制。一旦報警產(chǎn)生，LOS將在輸入信號幅度恢復到所需要的電平后解除報警。對于使用NRZ碼型的ATM/SONET或其他應用中，＜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DSl859可內(nèi)部校準接收功率監(jiān)視器。光模塊在進行熱插拔時，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信號來指示光模塊的工作狀況是否正常。 熱插拔時初始化時序圖(TX_DISABLE高有效時) 熱插拔時初始化時序圖(TX_DISABLE低無效時) 關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，使其在鍍金時產(chǎn)生電極特性，最后再斷開工藝線使其互相獨立、斷開絕緣。為了減小熱插拔時光模塊對總線的干擾，MSA協(xié)議規(guī)定光模塊上與Host board連接的信號都通過電阻上拉到電源，在Host Board側(cè)Tx_fault、。并介紹了自動功率控制電路與自動溫度控制電路、激光器與驅(qū)動器的耦合方式。由于這些管腳給出的是模擬輸出信號，系統(tǒng)設計師就需要對這些輸出值進行數(shù)字化以便進行相應的處理。I2C總線產(chǎn)生于在80年代，最初為音頻和視頻設備開發(fā)，如今主要在服務器管理中使用，其中包括單個組件狀態(tài)的通信。當然，在任何時間點上只能有一個主控。開始信號：SCL為高電平時，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信息。 SFF8472數(shù)字診斷內(nèi)存映像通過SFF8472協(xié)議可以幫助預測模塊的壽命，屏蔽系統(tǒng)故障并在現(xiàn)場安裝中驗證部件的兼容性。例如，在高密度的應用中，監(jiān)測每個模塊的溫度可以進行系統(tǒng)熱性能評估。現(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的實時溫度，測量結(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。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傳統(tǒng)SFP管腳功能的補充，SFF8472可以通過兩線串行接口來對其管腳功能進行軟監(jiān)控。一旦出現(xiàn)警報或者告警信息，主機就可以獲取實時參數(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稱值的177。測量的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)部校準框圖外部校準采用“外部校準”時，監(jiān)測值是未經(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存儲地址內(nèi)的校準常數(shù)，將此監(jiān)測值轉(zhuǎn)換到實際的數(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是補償因子。這個結(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稱值的177。對于廠家給定的波長，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時監(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。如果需要在校準前完成比較，必須首先對數(shù)據(jù)和門限值進行校準。告警信息表明有鏈路故障或者重大功能問題。測量的接收光功率，RX ，由方程式(38)給出，單位是uW： (38)其中為16位無符號整數(shù)，其值存儲在A2H地址68H中，占用兩個字節(jié)，可通過I2C總線讀?。籖X_PWR(uW)為所對應的實際接收光功率值，可通過功率計測得；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)和值列五個方程進行求解。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位無符號整數(shù)，其值存儲在A2H地址64H中，占用兩個字節(jié)，可通過I2C總線讀?。籌_BIAS(uA)為所對應的實際電流值，可通過電流表測得；和為未知數(shù)，可通過讀兩組I_BIAS(uA)和值列兩個方程進行求解。3℃內(nèi)部測量供電電壓。 (3—1)其中，是被測量的參數(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量參數(shù)，是輸入A/D的電壓。在超過這個最小接收輸入光功率范圍內(nèi)的精確度的絕對值由廠家規(guī)定。3dBm。測量的TX偏置電流以uA為單位。內(nèi)部測量收發(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違反規(guī)范或者可能會出現(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。對特定的器件，各個廠家都會提供偏置電流的最大和最小值。在高密度的應用中，監(jiān)測每個模塊的溫度可以進行系統(tǒng)熱性能評估。SFF8472對TX_POWER和I_BIAS和VCC進行實時監(jiān)控的的另一個好處就是部件評估。除了提供參數(shù)監(jiān)測信息外，還定義了警告標志或告警條件，各個管腳的狀態(tài)鏡像，有限的數(shù)字控制能力和用戶可寫的存儲單元。為了結(jié)束讀操作，主機必須在第9個周期間發(fā)出停止條件或者在第9個時鐘周期內(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，卻彼此獨立，互不相關。I2C總線的另一個優(yōu)點是，它支持多主控(multi mastering)，其中任何能夠進行發(fā)送和接收的設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個管腳來探測激光器的偏置電流，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、接收部分對構(gòu)成光模塊的各主要部分進行了詳細介紹。此外，光模塊電路也做了進一步處理，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，進行濾波處理。為了保證插拔時的這一加、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(至少3mm)，接電源的引腳VccT和VccR次之()，剩下的十一根信號線最短()，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IC有一個SHUTDOWN引腳，設計關斷電路時，SHUTDOWN腳接場效應管的柵極，控制場效應管的通斷。針對上述問題采用了以下幾方面的技術(shù)和方法來實現(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，不允許長時間停電：再則現(xiàn)有的許多操作系統(tǒng)的重啟動時間較長，因而熱插拔技術(shù)在通信應用領域變得越來越重要，市場對可熱插拔光模塊的需求也越來越迫切。這個實現(xiàn)方式的優(yōu)點在于它允許TIA封裝在低功耗的傳統(tǒng)的4腳T046中。2)失調(diào)校準電容設定和之間的電容值決定了信號通道直流失調(diào)抑制環(huán)路的時間常數(shù)。兩路控制電壓和，定義了LOS的報警和解除報警門限。輸出緩沖器可以交流或直流耦合到負載。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，將會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。當△fB時，電脈沖展寬超過了規(guī)定的比特時隙，將可能干擾相鄰比特時隙的檢測，引起碼間串擾。此信號是加到數(shù)據(jù)輸出OUT+和 OUT的共模電壓。由于這時接收到的電信號電壓很低，為了保證信號電壓達到后續(xù)主放大器的工作驅(qū)動電壓需要對信號電壓放大。該前置放大器采用的是一個跨阻抗前端。放大分為線性放大和非線性放大兩種。光電二極管產(chǎn)生的信號光電流流經(jīng)前置放大器的輸入阻抗時，將產(chǎn)生信號光電壓，使用大的負載電阻，可使該輸入電壓增大，因此，常常使用高阻抗前置放大器。當接收光功率低于光接收靈敏度時，則在其負載上檢不出光電流，而當接收光功率過高超出動態(tài)范圍時則出現(xiàn)光電流過飽和現(xiàn)象。： 光接收模塊原理框圖 光探測器系統(tǒng)常要求的檢測量是接收光功率的檢測和無光告警。直接連接到0UT引腳的元件應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，交流耦合電容應盡可能大。在激光輸出強的時候。驅(qū)動器輸出低電壓應為==，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，在每個監(jiān)測器輸出端接100Ω的電阻到地，可以得到以下電壓： (23) (24)MAX3735A外圍電路設計為了便于計算相關參數(shù)。這部分電路監(jiān)測激光驅(qū)動器的運行，一旦檢測到故障狀態(tài)，就強行關斷驅(qū)動器。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RC并聯(lián)網(wǎng)絡。MAX3735具有l(wèi)OmA至60mA的寬范圍調(diào)制電流(交流耦合時可達85mA)并提供1mA至lOOmA的偏置電流，所以此芯片是用于驅(qū)動光纖模塊中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)動器來中斷激光器的發(fā)送。為了補償激光器的時間和溫度漂移，激光驅(qū)動器必須保持最初設定的直流工作點。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電路進行調(diào)節(jié)，使輸出光功率恢復正常，但經(jīng)APC調(diào)節(jié)后會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功率控制電路進行調(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。半導體光源分類半導體光源分為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)動器，帶背光探測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)字診斷光模塊的測試技術(shù)，先介紹一般光電指標包括發(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試原理與方法，并對常見的光眼圖劣化現(xiàn)象的原因和解決方法進行分析，最后重點介紹了光模塊數(shù)字診斷與監(jiān)控功能的測試方法與實現(xiàn)，包括測試系統(tǒng)硬件電路的設計以及監(jiān)控校準軟件的介紹與具體實現(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)模塊市場需求的迅速增長，功能電路、部分專用集成電路的供應商也逐漸增多，供應商在規(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)絡類似的MTRJ接口，大小與常見的電腦網(wǎng)絡銅線接口相同，有利于現(xiàn)有以銅纜為主的網(wǎng)絡設備過渡到更高速率的光纖網(wǎng)絡以滿足網(wǎng)絡帶寬需求的急劇增長。智能SFP模塊是各廠商技術(shù)升級換代的標志性產(chǎn)品，它所特有的數(shù)字診斷功能可以實時監(jiān)測光收發(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空間分為兩部分一部分用于儲存器件型號、制造商名稱、序列號、器件的數(shù)據(jù)速率等基本信息，另一部分用于存儲監(jiān)控報警、校準常數(shù)與實時監(jiān)控數(shù)據(jù)等數(shù)字診斷與監(jiān)控相關信息。為了適應通信設備對光器件的要求，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的精密光學及電路集成工藝，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)進一步提高自動化生產(chǎn)程度，降低成本。在整個消費領域，繼10gigabit光纖通道之后，10gigabit以太網(wǎng)將會有強烈的影響。事實上，即使使用低速率的組件，CWDM收發(fā)器也能在成本、尺寸、功率預算比傳統(tǒng)串行方案低的前提下，達到較高的數(shù)據(jù)速率。目前，國外英飛凌(Infineon)公司已有相關產(chǎn)品。6)給出數(shù)字診斷光模塊的硬件電路實現(xiàn)，詳細介紹了用DALLIS MAXIM公司的DSl859與激光器驅(qū)動芯片max373跨阻放大器芯片max3744以及限幅放大