德州儀器光學模塊10G SFP+整體解決方案

　　TI 10G光學模塊SFP+整體解決方案是一套完整的解調演示工作光學收發器解決方案，主要應用于小型插頭（SFP+）。

　　這種解決方案縮短了客戶設計時間，從而節省客戶成本，并且沒有犧牲性能。通過把TI的激光驅動器ONET1101、限幅放大器ONET8501和強大的 MCU MSP430組合到一個SFP+多源協議標準包中，實現上述目標。另外，文章將為您展示令人信服的設計文檔和測試結果。

　　本應用說明為您介紹原理圖、PC板布局、Gerber文件、材料清單（BOM）、固件以及圖形化用戶界面（GUI）；不僅僅為了實現模塊化，同時也用于評估板。本解決方案還介紹了組裝電路板的測試裝置、測試數據和典型性能。

　　引言

　　增強型小型插頭（SFP+）是一種緊湊型、可熱插拔收發器，用于10G電信和數據通信應用。這是一種流行的工業格式，由許多系統組件廠商聯合開發并提供良好支持。外形尺寸和電氣接口均由一個多源協議（MSA）規定。

　　由于擁有完整的激光驅動器、限幅放大器光學收發器應用產品線，并結合TI強大的MCU，因此TI能夠為客戶提供一整套SFP+設計解決方案。我們為這種10G SFP+選擇ONET1101 11.3G激光驅動器、ONET8501、限幅放大器、MSP430、MCU。

　　本應用說明涉及10km 10G DML基礎SFP+設計詳細內容和測試解決方案：包括模塊端原理圖、PCB布局、固件、BOM、調試技巧；另外還包括評估板原理圖、PCB布局、GUI、BOM和測試結果。

　　SFP+模塊圖

　　SFP+包括一個收發器（激光驅動器ONET1101+DML NEC NX8341）、一個接收機（ROSA+限幅放大器ONET8501）和一個控制模塊（MCU MSP430FR5738）。

　　發送器

　　發送器把電信號轉換為光信號。

　　激光驅動器ONET1101放大輸入信號為調制信號，并向DML提供偏置DC電流。

　　ONET1101L是一種高速、3.3V激光驅動器，用于以2到11.3Gbps數據速率直接調制激光器。

　　3.1 發送器原理圖：

　　ONET1101L擁有一個雙線串行接口，幫助數字控制調制，并且具有偏流和交叉點，從而無需外部組件。ONET1101L也有一個集成自動功率控制（APC）環路，以及支持激光器安全和收發器管理系統的電路。

　　利用數字控制接口功能，ONET1101L讓設計人員將精力集中于高速路徑和阻抗匹配，以獲得最佳性能。

　　下列原理圖顯示了典型DML的最佳阻抗結構。

　　3.2 PCB布局

　　分布式反饋（DFB）激光器是一種低電阻組件，其一般為7?到10?。

　　靈活的PCB線纜常常為一個25?單端線路

　　靈活線纜與TOSA之間互聯存在反射。

　　精心布局和阻抗匹配的電路，對獲得更高的性能至關重要。

　　這種解決方案有一個演示工作布局，如下所示：

　　3.3 計算方法

　　ONET1101L激光二極管驅動器經過優化，以驅動50?差動輸出傳輸阻抗。

　　低功耗設計時，它擁有一個500?差動后端接。由于LR DFB TOSA僅有10?阻抗（近似值），因此如果沒有添加傳輸電路反射情況更糟糕。傳輸電路的作用是驅動負載阻抗從驅動器端靠近50?。

　　輸出阻抗：MOD±輸出的差動電阻為：

　　典型RTOSA約為10?，優化后的R1~R4為：

　　則ZOUT為：

　　3.4 測試結果

　　TOSA：NEC NX8431

　　VCC=3.12V

　　ICC=150mA

　　室溫

　　10.3G PRBS31

　　眼圖模板裕量裕量30%