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1 参 考 设 计 : HFRD-19.2 Rev. 7; 11/08 自 2008 年 7 月 起, 将 不 再 提 供 该 参 考 设 计 的 电 路 板 如 需 Gerber 文 件 和 原 理 图, 请 提 交 申 请 参 考 设 计 850nm XFP 收 发 器

2 目 录 1. 概 述 获 取 更 多 信 息 参 考 设 计 详 细 说 明 推 荐 工 作 条 件 典 型 设 计 性 能 数 据 测 量 的 性 能 数 据 应 用 信 息 快 速 入 门 运 行 GUI 软 件 XFP 信 号 定 义 元 件 列 表 原 理 图 电 路 板 布 局 板 层 剖 面 其 它 评 估 资 源 概 述 参 考 设 计 :XFP 收 发 器 高 频 参 考 设 计 (HFRD) 19.2 是 一 套 全 功 能 收 发 器, 定 位 于 XFP 多 源 协 议 (MSA) 该 设 计 展 示 了 带 集 成 限 幅 放 大 器 的 Maxim 时 钟 / 数 据 恢 复 IC MAX3991 带 均 衡 器 的 发 送 数 据 重 定 时 器 MAX3992 直 流 耦 合 的 VCSEL 驱 动 器 MAX3975 和 Dallas XFP 激 光 控 制 / 数 字 诊 断 IC DS1862 本 参 考 设 计 中 可 支 持 的 数 据 率 范 围 在 9.95Gbps 至 10.7Gbps 之 间 MAX3991 DS1862 MAX3975 MAX3992 HFRD 特 性 XFP 外 形 尺 寸 SONET Ethernet 和 光 纤 通 道 速 率 文 档 和 测 试 数 据 包 括 850nm TOSA 和 ROSA, 用 于 光 学 评 估 提 供 原 理 图 和 材 料 清 单 提 供 Gerber 文 件 DS1862 XFP 兼 容 的 控 制 器 2 获 取 更 多 信 息 将 不 再 提 供 XFP 收 发 器 (HFRD-19.2) 了 解 参 考 设 计 的 详 细 信 息 或 申 请 Gerber 文 件 和 原 理 图, 请 发 送 电 子 邮 件 至 : Page 2 of 22

3 3 参 考 设 计 详 细 说 明 HFRD-19.2 ( 图 1) 通 过 一 片 Maxim MAX3991 和 MAX3992 信 号 调 理 器 芯 片 与 MAX Gbps VCSEL 驱 动 器 一 同 实 现 Dallas Semiconductor 的 DS1862 提 供 激 光 控 制 XFP 兼 容 数 字 诊 断 功 能 XFP 参 考 设 计 可 在 用 户 提 供 的 主 板 上, 或 HFRD-6.0 (FR-4 版 本 ) 和 HFRD-18.0 ( 低 损 耗 Rogers 3000 版 本 ) 任 何 一 块 Maxim 主 板 上 测 试 XFP 参 考 设 计 出 厂 时 提 供 VCSEL 发 送 光 学 组 件 (TOSA) 和 接 收 光 学 组 件 (ROSA), 以 实 现 完 全 的 光 电 特 性 模 块 配 置 为 工 作 在 0 至 70 C 温 度 范 围 内 Maxim 主 板 HFRD-6.0 或 HFRD-18.0 完 成 与 HFRD-19.2 的 接 口, 提 供 高 速 数 据 线 SMA 连 接 器 ; 另 外 还 提 供 RS-232 接 口, 可 以 利 用 该 接 口 和 Dallas Semiconductor 公 司 提 供 的 软 件 与 DS1862 进 行 通 信 该 软 件 是 Dallas 专 为 与 其 SFP/XFP 控 制 器 IC 通 信 而 写 的 3.1 发 送 器 组 件 MAX3992 重 定 时 器 MAX3992 是 带 有 均 衡 器 的 10Gbps 时 钟 和 数 据 恢 复 IC, 适 用 于 XFP 应 用 MAX3992 可 均 衡 长 达 12 英 寸 的 FR-4, 实 现 数 据 恢 复 而 不 需 单 独 的 均 衡 器 其 锁 相 环 针 对 SONET Ethernet 和 光 纤 通 道 应 用 的 抖 动 容 限 进 行 了 优 化 设 计 MAX3992 采 用 4mm x 4mm 24 引 脚 QFN 封 装 MAX3975 VCSEL 驱 动 器 MAX3975 是 能 以 最 大 10.7Gbps 数 据 速 率 直 接 调 制 共 阳 极 垂 直 空 腔 表 面 发 送 激 光 器 (VCSEL) 的 驱 动 器 驱 动 器 输 出 可 直 接 与 VCSEL 连 接, 无 需 外 接 偏 置 元 件 MAX3975 输 出 的 回 波 损 耗 足 够 低, 因 此 VCSEL 和 驱 动 器 之 间 不 需 要 接 线 路 衰 减 器, 由 VCSEL 组 件 带 来 的 反 射 就 可 被 吸 收 掉 MAX3975 可 提 供 3mA 至 12mA 调 制 电 流, 偏 置 电 流 为 1.5mA 至 10mA MAX3975 采 用 2.5mm x 2.5mm 封 装 驱 动 器 包 含 外 部 上 电 故 障 保 护 电 路, 以 防 止 上 电 和 断 电 期 间 出 现 意 外 的 激 光 器 电 流 尖 脉 冲 详 细 内 容 见 本 文 档 的 原 理 图 部 分 DS1862 DS1862 为 模 块 提 供 激 光 器 控 制 和 XFP 数 字 诊 断 功 能 DS1862 包 括 自 动 功 率 控 制 环 路, 监 测 和 控 制 VCSEL 的 平 均 光 功 率 另 外,DS1862 包 含 一 个 查 找 表, 在 整 个 温 度 范 围 内 允 许 按 照 用 户 提 供 的 特 性 参 数 来 调 节 VCSEL 的 调 制 电 流 DS1862 包 含 所 有 满 足 XFP 数 字 诊 断 要 求 的 功 能 和 寄 存 器, 提 供 7 个 数 字 诊 断 监 测 通 道 (5 个 主 要 监 视 通 道 和 2 个 辅 助 监 视 通 道 ) 5 个 主 要 监 测 功 能 为 温 度 VCC 偏 置 电 流 发 送 功 率 和 接 收 功 率 的 监 测 另 外, 还 提 供 这 些 监 测 通 道 的 内 部 校 准 功 能 DS1862 的 其 它 功 能 包 括 : 为 保 护 眼 睛 安 全 而 关 闭 激 光 器 的 可 编 程 快 速 开 关 通 过 I 2 C 访 问 以 便 监 测 以 及 得 到 ID 信 息, 同 时 还 有 可 编 程 报 警 和 警 告 门 限 功 能 VCSEL 发 送 器 光 组 件 (TOSA) 包 含 高 速 VCSEL, 在 参 考 设 计 中 提 供 柔 性 电 路 连 接, 可 由 下 列 厂 商 提 供 : Advanced Optical Components: HFE 在 本 文 档 的 修 订 版 中 可 能 还 要 增 加 额 外 的 兼 容 TOSA Page 3 of 22

4 3.2 接 收 器 组 件 MAX3991 重 定 时 器 MAX3991 是 10Gbps 时 钟 和 数 据 恢 复 IC, 具 有 < 10mV P-P 的 输 入 灵 敏 度, 无 需 单 独 的 外 部 限 幅 放 大 器 MAX3991 输 出 为 满 足 XFP 眼 图 模 板 规 范 提 供 了 27% 的 余 量 当 输 入 信 号 摆 幅 低 于 用 户 定 义 的 报 警 门 限 时,AC 功 率 探 测 器 触 发 信 号 丢 失 (LOS) 输 出 频 率 为 串 行 数 据 速 率 1/64 或 1/16 的 外 部 参 考 时 钟, 用 于 帮 助 频 率 捕 获 锁 定 丢 失 指 示 器 用 来 指 示 接 收 器 PLL 的 锁 定 状 态 ROSA 接 收 器 光 组 件 (ROSA) 安 装 在 阻 抗 受 控 的 柔 性 连 接 器 上, 可 由 下 列 厂 商 提 供 : Advanced Optical Components: HFD Adopco ROSA 的 RSSI 输 出 以 VCC 为 参 考 实 际 上, 参 考 设 计 的 RSSI 可 以 配 置 为 以 地 为 参 考 或 者 以 VCC 为 参 考 的 工 作 模 式 下 TOSA Power Up Glitch Protect VCC 0.047μF VCC MAX3975 SDO+ SDO- LOL CFIL VCC GND MAX3992 LOS FCTL VTH POL SDI+ SDI- REFCLK+ REFCLK- TX DATA ROSA VCC MODSET BIAS SET V BIAS MON IMD MAX 4004 V RSSI DALLAS DS1862 LOL LOS SDI+ SDI- CFIL FCTL VTH POL MAX3991 VCC GND VCC REFCLK+ REFCLK- SDO+ SDO- REF CLOCK 2 Wire Interface MISC Status and Control RX DATA 30-PIN CONNECTOR 0.047μF VCC 图 1. HFRD-19.2 XFP 参 考 设 计 方 框 图 Page 4 of 22

5 4 推 荐 工 作 条 件 PARAMETER SYMBOL CONDITIONS Min Typ Max UNITS Operating Ambient Temperature T A Note C VCC2 Not required Supply voltage VCC VCC V VEE Not required Data Rate Rb Ethernet or Sonet patterns Gbps Differential Input voltage V ID mv P-P REFCLK differential input voltage mv Ref clock duty cycle % REFCLK Frequency F REFCLK Note 2 Rb/16 GHz Rb/64 REFCLK Accuracy Relative to Rb/16 or Rb/ ppm Output Load Resistance RL AC coupled, single-ended 50 Ω 注 1: 环 境 温 度, 同 时 具 有 至 少 100 英 尺 / 分 钟 的 空 气 流 量 注 2:Rb 为 基 本 数 据 率 参 考 时 钟 输 入 以 基 本 数 据 率 的 1/16 或 1/64 运 行 Ref 时 钟 输 入 可 以 使 用 正 弦 波 Page 5 of 22

6 5 典 型 设 计 性 能 数 据 5.1 发 送 器 光 性 能 数 据 ( 典 型 值 在 T A = +25 C, V CC = +3.3V 时 测 量 ) PARAMETER SYMBOL CONDITIONS TYP UNITS Power Supply Current Transmitter Only 210 ma Average Optical Power P AVG (Note 1) -1 to -3 dbm Extinction Ratio E R Gbps >4.3 db Optical Rise Time t R 20% to 80% (Notes 2) 35 ps Optical Fall Time t F 80% to 20% (Notes 2) 50 ps Deterministic Jitter DJ +/- K28.5 pattern, Gbps rate With 9 GHz O/E 0.1 UI Eye Mask Margin (Notes 1) Note 1 25 % Center Wavelength 850 nm 注 1: 采 用 PRBS 码 型 在 Gbps 速 率 下 测 得 注 2: 包 括 Tektronix 80C12 O/E 转 换 器 的 上 升 / 下 降 时 间 5.2 接 收 器 光 性 能 数 据 ( 典 型 值 在 T A = +25 C, V CC3 = +3.3V, V CC5 = +5.0V 条 件 下 测 量 的 光 源 为 New Focus 1780 型 10GHz 参 考 发 送 器 ) PARAMETER SYMBOL CONDITIONS TYP UNITS Power Supply Current Receiver Only 150 ma Average Optical Input Power Overload P AVGMAX >0 dbm Receiver Sensitivity Note 1,2-14 dbm OMA Stressed Sensitivity Note 1,3-10 dbm OMA Crosstalk penalty (Note 3) Note 1,4 <0.5 db Loss of Signal (Note 1) LOS Assert -16 De-Assert -14 注 1: 采 用 New Focus 10GHz 参 考 源, 以 PRBS 码 型 测 量 注 2: 光 调 制 幅 度 采 用 10Log(OMA) 表 示, 单 位 为 dbm 注 3: 根 据 802.3ae 52 条 款 的 规 定, 以 10GBase S Stressed 眼 图 配 置 dbm Page 6 of 22

7 注 4:XFP 数 据 发 送 与 接 收 同 步 调 整 发 送 数 据 相 位 以 实 现 最 大 串 扰 灵 敏 度 损 失 异 步 发 送 数 据 串 扰 损 失 将 会 降 低 串 扰 损 失 还 取 决 于 ROSA 和 TOSA 的 特 性 6 测 量 的 性 能 数 据 6.1 发 送 器 眼 图 ( Gbps, 2 31 PRBS, 显 示 了 30% 的 模 板 余 量 ) 0 C 25 C 45 C 55 C 65 C 70 C Page 7 of 22

8 6.2 消 光 比 平 均 功 率 和 偏 置 电 流 偏 置 电 流 与 调 制 电 流 消 光 比 与 平 均 功 率 Current [ma] Bias 4 P-P Modulation Ambient Temp [ C] Extinction Ratio [db] ER 3 Power Ambient Temp [ C] Power [dbm] 6.3 接 收 灵 敏 度 ( Gbps, 2 31 PRBS) BER 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 1.E-09 1.E-10 1.E-11 1.E-12 非 应 力 的 0 C 20C 35 C 45 C 55 C 70 C OMA [dbm] BER 应 力 的 1.E-03 1.E-04 1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 1.E-09 1.E-10 1.E-11 1.E-12 0 C 20 C 40 C 60 C 70C OMA [dbm] Page 8 of 22

9 接 收 器 输 入 眼 图, 用 于 测 试 灵 敏 度 的 改 善 程 度 6.4 接 收 器 输 出 眼 图 (-13dBm, Gbps, PRBS) 0 C 20 C 40 C 75 C Page 9 of 22

10 6.5 接 收 器 报 告 功 率 (DS1862) 和 LOS 检 测 1862 Reported Power 报 告 的 平 均 功 率 C C C C C 55 C C Average Input Power [dbm] Activation Level [dbm OMA] LOS 门 限 LOS ON LOS OFF Temperature [C] 7 应 用 信 息 7.1 XFP 可 插 拔 收 发 器 HFRD-19.2 收 发 器 设 计 使 用 DS1862, 专 门 为 满 足 XFP 收 发 器 多 源 协 议 (MSA) 的 要 求 而 设 计 MSA 规 定 了 封 装 外 形 引 脚 功 能 以 及 模 块 设 计 其 它 方 面 的 要 求 符 合 要 求 的 模 块 在 机 械 和 功 能 上 可 以 互 换 7.2 监 视 器 功 能 MAX3975 驱 动 器 和 厂 商 提 供 的 ROSA 一 起 可 实 现 对 监 视 二 极 管 电 流 VCSEL 平 均 电 流 和 光 电 二 极 管 接 收 信 号 强 度 的 监 视 偏 置 电 流 监 视 器 (MAX3975 的 BIASMON) 在 其 与 地 之 间 的 外 部 电 阻 上 产 生 一 个 以 地 为 参 考 的 电 压, 与 平 均 DC 电 流 成 正 比 二 者 关 系 为 : I AVERAGE = I BIAS I + MOD 2 16 V = R BIASMON MONITOR MAX3975 的 BIASMON 引 脚 连 接 至 DS1862 的 Bias_Mon 引 脚 E3 接 收 信 号 强 度 监 视 器 ( 厂 商 所 提 供 的 ROSA 的 RSSI) 产 生 一 个 以 VCC 为 参 考 的 电 压, 该 电 压 与 光 电 二 极 管 DC 电 流 (I PD ) 和 平 均 光 输 入 功 率 成 正 比 RSSI 连 接 至 DS1862 RSSI 引 脚 B4 VCSEL 监 视 器 的 光 电 流 直 接 连 接 至 DS1862 的 MD 引 脚 D5 DS1862 监 视 MD 电 流, 以 参 与 实 现 平 均 功 率 控 制 (APC) 功 能 DS1862 也 使 用 MD 引 脚 来 提 供 发 送 功 率 (TXP) 监 视 功 能 另 外,DS1862 也 有 监 视 +3.3 伏 VCC 电 源 和 内 部 工 作 温 度 的 功 能 Page 10 of 22

11 7.3 设 置 DS1862 DS1862 控 制 器 通 过 工 业 标 准 2 线 接 口 设 置 接 口 I/O 引 脚 由 SDA 和 SCL 组 成 ( 详 细 信 息 请 参 考 DS1862 的 数 据 资 料 ) 这 些 控 制 线 连 接 至 XFP 电 路 板 的 引 脚 11 (SDA) 和 引 脚 10 (SCL) 然 后 连 接 标 准 XFP 主 板, 通 过 这 些 引 脚 对 器 件 进 行 设 置 7.6 主 板 要 求 与 HFRD-19.2 XFP 收 发 器 板 接 口 时, 应 采 用 阻 抗 受 控 的 传 输 线 和 高 频 设 计 技 术 主 板 应 有 良 好 的 电 源 滤 波 推 荐 使 用 的 发 送 器 XFP MSA 电 源 滤 波 电 路 如 图 2 所 示 利 用 软 件 DB9 串 行 电 缆 和 主 板 ( 采 用 DS3900 的 HFRD-6.0 或 HFRD-18.0) 等 其 它 资 源 可 方 便 实 现 对 DS1862 的 设 置 它 们 通 过 2 线 接 口 对 DS1862 进 行 调 整 详 细 信 息 请 参 见 本 文 档 后 面 的 DS1862 图 形 用 户 接 口 软 件 (GUI) 部 分 7.4 Gerber 文 件 索 取 本 参 考 设 计 的 Gerber 文 件, 请 发 送 电 子 邮 件 至 : 7.5 布 板 考 虑 HFRD-19.2 PCB 上 设 计 了 差 分 和 单 端 传 输 线, 改 变 PCB 布 局 会 影 响 传 输 线 阻 抗 和 参 考 设 计 性 能 如 果 修 改 板 层 布 局, 则 应 重 新 计 算 传 输 线 尺 寸 连 接 TOSA 和 ROSA 部 件 也 是 通 过 阻 抗 受 控 的 柔 性 连 接 器 来 实 现 的 柔 性 连 接 组 件 是 作 为 TOSA 和 ROSA 部 件 的 一 部 分 由 厂 商 提 供 的 PCB 和 柔 性 连 接 器 之 间 的 连 接 是 通 过 6 个 焊 盘 来 实 现 的 由 于 并 非 所 有 厂 商 的 柔 性 连 接 器 间 距 都 相 同, 所 以 要 仔 细 选 择 合 适 的 间 距 和 尺 寸, 以 便 与 特 定 的 TOSA 或 ROSA 部 件 匹 配 图 2. 电 源 滤 波 器 ( 摘 自 XFP MSA) 7.7 MSA 兼 容 EMI 和 安 全 问 题 使 用 DS1862 的 HFRD-19.2 参 考 设 计 兼 容 于 MSA 本 参 考 设 计 目 的 在 于 通 过 演 示 MAX3991/3992/3975 的 性 能 以 及 DS1862 的 性 能, 来 帮 助 XFP 模 块 设 计 人 员, 而 不 是 替 代 整 个 设 计 过 程 XFP 模 块 设 计 人 员 应 对 此 参 考 设 计 进 行 评 估, 并 根 据 具 体 项 目 的 不 同 要 求, 进 行 相 应 修 改 设 计 人 员 还 应 仔 细 考 虑 一 些 特 殊 应 用 场 合 的 安 全 EMI 和 温 度 问 题 7.8 工 作 数 据 速 率 和 码 型 HFRD-19.2 设 计 工 作 于 9.95Gbps 至 10.7Gbps 数 据 率, 码 型 和 编 码 方 式 包 括 64/ PRBS 和 8B/10B 实 际 数 据 速 率 由 参 考 时 钟 频 率 决 定, 参 考 时 钟 频 率 可 为 数 据 速 率 的 1/16 或 1/64 Page 11 of 22

12 7.9 工 作 温 度 HFRD-19.2 参 考 设 计 工 作 温 度 范 围 为 0 至 70 C DS1862 包 含 内 部 查 找 表, 可 以 随 温 度 变 化 调 节 激 光 调 制 电 流 查 找 表 已 预 先 设 置 好, 以 便 保 证 消 光 比 在 0 至 70 C 之 间 保 持 相 对 稳 定 8 快 速 入 门 HFRD-19.2 可 在 任 何 标 准 XFP 主 板 或 Maxim 提 供 的 HFRD-6.0/HFRD-18.0 ( 关 于 Maxim XFP 主 板 的 详 细 资 料, 请 参 见 参 考 设 计 HFRD-6.0 或 HFRD- 18.0) 上 进 行 评 估 如 果 不 使 用 Maxim 提 供 的 主 板, 应 仔 细 查 看 该 特 定 模 块 对 应 的 应 用 笔 记 图 3 所 示 为 使 用 Maxim 提 供 的 主 板 的 配 置 结 构 XFP TEST SETUP BLOCK DIAGRAM Multimeter / LED Indicators Computer (Optional) Low-Speed Digital I/O RS232 Link Pattern Generator / BERT, Serializer/De- Serializer or FPGA Receive Data Transmit Data SMA SMA SMA SMA 30- Pin XFP XFP Host Board (HFRD 18.0) XFP Module Fiber Fiber Optical Test Equipment SMA SMA Reference Clock Power Supply 图 3. 使 用 Maxim 提 供 的 主 板 进 行 测 试 Page 12 of 22

13 可 通 过 XFP 连 接 器 访 问 SDA 和 SCL 线 来 更 改 DS1862 设 置 模 块 出 厂 前 预 设 为 在 20 C 下 提 供 约 在 4dB 至 5dB 削 光 比 和 -1dBm 至 -3dBm 平 均 功 率 在 使 用 带 有 激 光 二 极 管 的 器 件 时, 必 须 谨 慎 操 作, 以 确 保 安 全 激 光 辐 射 有 害, 会 对 眼 睛 造 成 伤 害 Maxim 不 对 使 用 本 参 考 设 计 造 成 的 伤 害 负 责 本 设 计 的 安 全 操 作 问 题 完 全 由 用 户 自 己 负 责 对 标 准 XFP 主 板 上 的 HFRD-19.2 收 发 器 进 行 评 估 时, 请 按 照 以 下 步 骤 操 作 : 1) 连 接 HFRD-19.2 至 XFP 主 板 2) 利 用 等 长 电 缆, 将 10Gbps 差 分 源 连 接 到 主 板 TX 数 据 输 入 每 个 源 的 峰 - 峰 值 应 在 200mV 至 500mV 之 间 (400mV 和 1000mV 差 分 值 ) 3) 主 板 参 考 时 钟 输 入 端 采 用 差 分 时 钟 参 考 时 钟 可 为 正 弦 波 参 考 时 钟 频 率 应 为 第 2 步 中 所 设 置 的 数 据 速 率 的 1/16 或 1/64 4) 连 接 带 LC 型 连 接 器 的 多 模 光 纤 至 TOSA 连 接 时, 不 要 对 光 纤 和 激 光 器 过 于 用 力 在 光 纤 电 缆 或 其 它 器 件 上 过 于 用 力 会 对 TOSA 造 成 损 坏 5) 将 光 纤 另 一 端 通 过 一 个 光 电 转 换 器 或 光 插 入 模 块 连 至 高 速 示 波 器 光 电 转 换 器 件 在 工 作 频 段 应 具 有 足 够 高 的 带 宽, 并 能 探 测 850nm 波 长 注 意 : 本 参 考 设 计 提 供 的 激 光 源 功 率 达 几 mw 如 果 光 功 率 超 过 光 电 转 换 器 件 的 额 定 输 入 功 率, 则 需 要 进 行 衰 减 另 外, 为 防 止 出 现 高 速 波 形 失 真,O/E 要 求 平 均 输 入 功 率 比 O/E 额 定 最 大 功 率 低 数 个 db 6) 为 观 察 接 收 器 输 出, 主 板 差 分 输 出 和 示 波 器 之 间 连 接 等 长 高 速 SMA 同 轴 电 缆 7) 连 接 带 LC 型 连 接 器 的 多 模 光 纤 至 ROSA 在 连 接 时, 不 要 对 ROSA 和 光 纤 过 于 用 力 在 光 纤 或 其 它 器 件 上 过 于 用 力 会 对 ROSA 造 成 损 害 8) 通 过 一 个 光 衰 减 器, 将 光 纤 另 一 端 连 至 高 速 850nm 光 源 如 果 采 用 本 参 考 设 计 的 发 送 器 部 分 作 为 光 源, 请 按 照 步 骤 1 至 5 来 设 置 发 送 器 光 源 平 均 输 出 功 率 应 低 于 0dBm 给 主 板 加 电 所 需 电 压 因 使 用 的 主 板 不 同 而 不 同 Maxim 的 HFRD-6.0 和 HFRD-18.0 都 需 要 +3.3V 和 +5.0V 电 压 XFP 会 自 动 加 电,VCSEL 偏 置 电 流 和 调 制 电 流 配 置 到 出 厂 设 置 的 工 作 点 XFP 模 块 的 接 口 和 控 制 通 过 GUI 软 件 实 现, 该 软 件 在 下 一 节 进 一 步 详 细 论 述 Page 13 of 22

14 9 运 行 GUI 软 件 提 供 的 GUI 软 件 包 可 简 化 与 XFP 和 主 板 之 间 的 接 口 软 件 为 用 户 提 供 下 列 功 能 : 读 监 视 器 电 平 访 问 寄 存 器 修 改 查 找 表 清 除 或 设 置 存 储 器 表 图 4 所 示 为 GUI 的 总 页 面 在 该 页 面 输 入 密 码 ( 缺 省 为 全 零 ), 也 通 过 该 页 面 进 行 实 时 监 测 模 块 加 电 后, 按 WR 按 钮 两 次 后 可 以 访 问 DS1862 寄 存 器 按 实 时 显 示 功 能 下 的 Start 按 钮, 那 么 将 显 示 不 断 更 新 的 监 视 电 平 Click here twice to enable memory access Click here to start continuous acquisition of monitors 图 4. 有 实 时 显 示 和 密 码 输 入 点 的 GUI 总 页 面 图 5 所 示 为 Advanced 页 面 显 示 该 页 面 用 来 输 入 APC 控 制 设 置, 该 设 置 确 定 平 均 监 视 器 光 电 流 提 供 粗 调 和 细 调 设 置 输 入 值 采 用 十 六 进 制 计 算 出 的 监 视 器 电 流 正 好 显 示 在 粗 调 和 细 调 输 入 设 置 的 下 方 图 6 所 示 为 Memory 页 面 该 页 用 于 设 置 和 读 取 多 个 存 储 器 位 置 要 访 问 的 表 首 先 输 入 Table Select 栏 然 后 可 以 进 行 一 个 或 两 个 字 节 的 读 写 还 提 供 Page Mode 功 能 另 外, 通 过 输 入 十 六 进 制 格 式 的 起 始 地 址 和 终 止 地 址, 可 以 进 行 存 储 器 填 充 图 7 所 示 为 进 行 I 2 C 手 动 控 制 操 作 的 页 面 图 8 所 示 为 读 写 DS1862 所 有 表 的 页 面 Page 14 of 22

15 图 5. 显 示 APC 控 制 输 入 栏 的 GUI Advanced 页 面 显 示 Table select entered here. Command log Memory fill performed here 图 6. 显 示 存 储 器 读 写 和 填 充 操 作 的 GUI Memory 页 面 Page 15 of 22

16 图 7. GUI I 2 C 控 制 页 面, 该 页 可 用 作 I 2 C 接 口 的 手 动 控 制 Dumps tables to a text file may be filled with a text file modified in excel which is in the format of the template A complete template may be generated for modification using EXCEL then loaded back into 1862 using Fill Device 图 8. GUI File 页 面, 该 页 面 可 读 写 DS1862 内 部 的 所 有 表 Page 16 of 22

17 10 XFP 信 号 定 义 (30 引 脚 XFP 连 接 器 J1) I/O 方 向 以 XFP 模 块 为 参 考 正 式 定 义 和 详 细 内 容 参 见 XFP MSA 2.3 节 : 管 脚 定 义 Connector Pin (J1) I/O Type NAME Definition 1, 7, 15, 16, 19, 23, 26, 27, 30 GND Module Ground 2 VEE5 Optional -5.2V Power Supply Connection. 3 LVTTL INPUT 4 LVTTL OUTPUT 5 LVTTL INPUT MOD_DESEL INTERRUPT TX_DIS 6 VCC5 +5V Power Supply Connection 8, 9 VCC3 +3.3V Power Supply Connection LVTTL INPUT LVTTL INPUT / OUTPUT LVTTL OUTPUT LVTTL OUTPUT LVTTL OUTPUT CML OUTPUT CML OUTPUT Module De-select. Asserting this pin to a logic zero allows the module to respond to 2-wire serial interface commands. Interrupt. When asserted, indicates the presence of an important condition that can be read over the 2-wire serial interface. Transmitter Disable. When high the transmitter optical output is disabled. SCA 2-Wire Serial Interface Clock Line (Note 1) SDA 2-Wire Serial Interface Bi-Directional Data Line (Note 1) MOD_ABS MOD_NR RX_LOS RD- RD+ Module Absent. Indicates that the module is not present. MOD_ABS is connected to GND inside the module (Note 1). Module Not Ready. Indicates there is an operational fault in the module. Receiver Loss of Signal. Indicates the received optical power has dropped below a defined level (Note 1). Inverted Received Data Output Non-Inverted Received Data Output 20, 22 VCC2 +1.8V Power Supply Connection (not required for HFRD-19.2) LVTTL INPUT PECL INPUT PECL INPUT CML INPUT CML INPUT P_Down/RST REFCLK+ REFCLK- TD- TD+ Power Down. Module is required to limit power consumption to 1.5W or below when this pin is high. 2-wire serial interface must be functional in power down mode. Reset. The falling edge initiates a complete reset of the XFP module including the serial interface. Equivalent to a power cycle. Non-Inverted Reference Clock Input, AC-coupled on host board. Inverted Reference Clock Input, AC-coupled on host board. Inverted Transmitter Data Input Non-Inverted Transmitter Data Input Page 17 of 22

18 11 元 件 列 表 Reference Qty Value Tolerance Voltage Description C2-3 C10-11 C16-17 C uf 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0201) C1 C4-5 C7-9 C12 C18-19 C21 C22-23 C uF 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0402) C13 C26 C35 C uF 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0402) C14-15 C27-29 C31 C pF 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0402) C30 1 DNI 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0402) C uF 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0402) C6 C uF 10% 10V CERAMIC CAPACITOR (0402) L1-3 L ohm MURATA BLM15BB100SNIB (0402) MURATA CHIP INDUCTOR (0603) BLM18EG221TN1B (2ND SOURCE: TAIYO YUDEN FBMH1608HM221-T) L Q1 1 FDC6306P (FAIRCHILD) SUPERSOT-6 Q2 1 FDN302P (FAIRCHILD) SUPERSOT-3 R1 R8 R % RESISTOR (0402) R K 1% RESISTOR (0402) R K 1% RESISTOR (0402) R K 1% RESISTOR (0402) R K 1% RESISTOR (0402) R % RESISTOR (0402) R % RESISTOR (0201) R3 R6 R15 R20 4 DNI 5% RESISTOR (0402) R14 R18 R K 1% RESISTOR (0402) R7 R9 R12 R K 1% RESISTOR (0402) SB1 SB4 2 SOLDER BRIDGE OPEN SB2 SB3 2 SOLDER BRIDGE SHORT U1 1 Retimer MAX3991UTG (24QFN) U2 1 ROSA FLEX (HFD6x80-413) U3 1 Current Mirror MAX4004EUT-(SOT23-6) U4 1 DS PIN BGA PACKAGE, 5 X 5 MATRIX,.8MM PITCH U5 1 Retimer MAX3992UT (24QFN) U6 1 Driver MAX3975UBA-T (UCSP-20) U7 1 TOSA FLEX (HFE ) U8 1 Comparator MAX9039BEBT-T (UCSP-6) 12 原 理 图 图 9 所 示 为 原 理 图 XFP 接 收 器 部 分 可 以 与 RSSI 以 地 为 参 考 或 以 VCC 为 参 考 的 ROSA 工 作 对 于 以 地 为 参 考 的 RSSI,R6 设 置 为 0 欧 姆, 不 安 装 U3 对 于 以 VCC 为 参 考 的 RSSI, 需 安 装 U3, 并 移 除 R6 实 现 以 VCC 为 参 考 的 RSSI 功 能 (Adopco ROSA) 还 需 要 VCC5 XFP 收 发 器 还 包 含 慢 启 动 电 路 (Q2), 用 于 热 插 拔 时 限 制 浪 涌 电 流 当 驱 动 供 电 电 源 低 于 2.9V 时, 加 入 1 个 上 电 复 位 电 路 (U8), 以 便 禁 止 VCSEL 这 样 可 避 免 上 电 断 电 时 VCSEL 产 生 过 多 光 输 出 Page 18 of 22

19 图 9. XFP 原 理 图 Page 19 of 22

20 13 电路板布局 图 10. 第 1 层和元件布局 元件层 图 11. 第 6 层和元件布局 焊接层 图 12. 第 2 层 地层 参考设计 HFRD-19.2 (Rev. 7; 11/08) Page 20 of 22

21 图 13. 第 3 层,VCC 层 图 14. 第 4 层, 混 合 布 线 图 15. 第 5 层, 地 层 Page 21 of 22

22 14 板 层 剖 面 HFRD-19.2 XFP 发 送 器 电 路 板 包 括 阻 抗 受 控 传 输 线 板 层 剖 面 基 于 以 下 假 设 : 1. 介 电 常 数 约 为 3.6 的 Nelco 绝 缘 材 料 2. 1oz 铜 箔 单 端 耦 合 A 16mil 13mil B > 50mil 10mil C 8mil 8mil D 5mil 5mil E 根 据 需 要 根 据 需 要 15 其 它 评 估 资 源 设 置 DS1862 时, 可 能 会 用 到 以 下 资 源 : 1. DS1862 评 测 软 件 (GUI): 可 运 行 于 标 准 PC 上 的 软 件 该 软 件 便 于 实 现 与 DS1862 控 制 器 IC 的 接 口 软 件 通 过 串 口 和 HFRD-6.0 ( 采 用 DS3900) 或 HFRD-18.0 通 信, 发 送 和 接 收 数 据 2. RS-232 电 缆 : 标 准 DB9 连 接 器 电 缆, 用 于 连 接 DS3900 或 HFRD-18.0 串 口 适 配 器 和 计 算 机 3. HFRD-6.0 ( 采 用 DS3900) 或 HFRD-18.0 参 考 设 计 主 板 : 包 括 XFP 模 块 连 接 器 高 速 数 据 连 接 器 (SMA) 以 及 用 于 PC 接 口 的 RS-232 DB9 通 信 端 口 欲 了 解 更 多 信 息, 请 发 送 电 子 邮 件 至 : PREPREG A B A C D E D C CORE CORE CORE PREPREG Page 22 of 22

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