光通讯收发模块设计方案
作者：Calvin
发表日期：2003-3-16
关键字：方案 光通讯 光模块 MAXIM
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简述
光模块是光纤通讯收发端光电转换器和电路控制器的组合，其作用是实现光/电信号的转换。通用光通讯模块大多数符合MSA(Multi-Source Agreement)的要求。
在光通讯应用中，光模块和后续的通讯接口的结构通常有如图1，图中光模块左端是光网络，右端为电网络。
图1、光纤网络端结构示意图
光模块设计
以2.5G SDH/SONET光模块为例，本文重点描述如何利用MAXIM(美信)的半导体器件设计出光模块收发模块。
图2、光纤收/发模块组成
如图2，为2.5G光纤收发模块的组成，上下部分分别为接收器/发送器。
接收器模块中包含：激光信号探测器(PIN)，跨阻放大器(TIA)，主放大器(PA/LA)。根据项目要求，可再增加时钟-数据恢复(CDR)和解复用器/解串行器(Demux/Deserialize)
发送器模块中包含：激光驱动器(LD)。根据项目要求，可再增加复用器/串行化器(Mux/Serialize)
激光驱动器选择
用于激光管驱动器(LD)，MAXIM提供客户多种应用领域的选择。如表1所示。
表1、MAXIM部分激光驱动器选择表
LD | 速率 (MAX.) | 调制电流 (mA) | 偏置 (mA) | Vcc (V) | 工作电流 (mA) | 封装 |
特点
|
MAX3263 | 155M | 30 | 60 | 5 |
| SSOP24 | 低成本 |
MAX3766 | 1.25G | 60 | 80 | 5 |
| QSOP20 | 性能最好 |
MAX3669 | 622M | 75 | 80 | 3.3/5 |
| TQFP,QFN | 适应ATM SDH/SONET |
MAX3286 | 1.25G | 30 | - | 3.3/5 |
| TQFP,QFN | 低成本，使用VCSEL |
MAX3850 | 2.5/2.7G | 80 | 100 | 3.3 |
| QFP |
|
MAX3869 | 2.5G | 60 | 100 | 5 |
| TQFP |
|
激光管驱动器(LD)设计要求遵从以下原则
光发送器要求 | 驱动器需要考虑的因数 | |
输出功率要求 | 偏置电流幅度、精度、工作电压、自动功率控制能力等 | |
消光比率 | 调制输出电流的幅度和精度，激光器调制电流的温度补偿能力 | |
眼图 | 输出偶合方式及与激光管配合时，补偿电路是否容易实现 | |
抖动插入 | 低抖动、低噪声、减少驱动器与发光源之间的距离 |
跨阻放大器(TIA)的选择
跨阻放大器是放大来自探测器微弱的电信号，所以需要很好的过载能力和较高的灵敏度。MAXIM提供的跨阻放大器如表2。
表2、MAXIM部分跨阻放大器选择表
TIA | 速率 | 带宽 (MHz) | 噪声 (nA) | 过载 (mA) | 供电流 (mA) | Vcc (V) | 封装 |
MAX3665 | 622M | 470 | 55 | 0.45 | 25 | 3.3/5 | uMAX,Dice |
MAX3266 | 1.25G | 920 | 200 | 1 | 26 | 3.3/5 | SO,Dice |
MAX3267 | 2.5G | 1900 | 485 | 1 | 26 | 3.3/5 | SO,Dice |
MAX3866 | 2.5G | 1800 | 433 | 2.5 | 50 | 3.3/5 | Dice |
MAX3970 | 10G | 9000 | 1100 | 2 | 46 | 3.3 | Dice |
主放大器(PA/LA)的选择
主放大器分为限幅放大器和AGC放大器。其中限幅放大器较为通用。MAXIM提供的限幅放大器如表3所示。
表3、部分限幅放大器选择表
LA | 速率 | 灵敏度 (mV) | 最大沿 速度(ps) | I/O 类型 | Vcc (V) |
封装 |
MAX3748 | 155M-3.2G | 5 | 86 | CML | 3.3 | QFN |
MAX3761 | 622M | 4 | 250 | PECL | 5 | QSOP |
MAX3268 | 1.25G | 5 | 300 | PECL | 3.3/5 | uMAX |
MAX3269 | 2.5G | 10 | 150 | PECL | 3.3/5 | uMAX |
MAX3971 | 10G | 9.5 | 30 | CML | 3.3 | QFN |
时钟-数据恢复电路(CDR)选择
表4、MAXIM部分时钟-数据恢复电路(CDR)选择表
CDR | 速率 | 功耗 (mA) | 连0/1 | I/O 类型 | Vcc (V) | 封装 | 其他 |
MAX3875 | 2.5G | 122 | 2500 | CML | 3.3/5 | TQFP | Loss-of-Lock Indicator |
MAX3876 | 2.5G | 135 | 2500 | CML | 3.3/5 | TQFP | Loss-of-Lock Indicator |
MAX3873 | 2.5/2.7G | 79 | 2000 | CML | 3.3 | QFN | Loss-of-Lock Indicator |
MAX3874 | 2.5/2.7 | 175 | 2000 | CML | 3.3 | QFN | Loss-of-Lock Indicator |
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