内容

在当今的网络，电信甚至工业系统中传输高速信号的最佳方法是使用光纤模块和光纤电缆。设计工程师正在开发可以高速传输数据的铜互连电缆和背板解决方案。当速度超过Gbps或传输距离超过5米时，设计工程师必须解决光纤模块工程师面临的设计问题。在本文中，我们将讨论光纤模块的电路设计，并讨论如何将其应用于高速电缆互连和背板的设计。

图1是典型的小尺寸可插拔（SFP）光纤模块。在该模块中，通过发送光子设备（TOSA）来发送信号。 TOSA由激光二极管驱动器芯片驱动，激光二极管驱动器芯片需要在TOSA上保持偏置电流，并驱动激光二极管传输表示数据的光脉冲。接收端是由接收PIN二极管和跨阻放大器（TIA）组成的接收光学装置（ROSA）。 TIA将光能转换为电信号。

当光链路或较长激光器的输出功率低时，ROSA TIA输出将在TIA放大后出现小信号摆幅，通过限制后置放大器基于TIA信号，可以在需要时预测，而不考虑输入幅度。

图1：（a）典型的SFP模块内部电路; （b）光模块电路结构图。

后置放大器的主要功能是放大具有最低噪声的信号，并向输出提供标准逻辑电平。后置放大器可以将差分信号的峰值电压（以下称为峰值电压为峰值）低至5mV，并将其放大至标准CML或LVPECL逻辑电平。光模块后面的高速串行芯片可以可靠地解码ROSA输入信号。

当需要通过铜线连接两个或更多个帧时，信号幅度将衰减。衰减取决于铜线，信号速度和电缆长度。例如，RG-174同轴电缆衰减1.3dB / m @ 1.5GHz。因此，10米电缆将产生13dB的衰减。如果400mV的差分信号由10MHz的RG178电缆以1.5MHz的频率发送，则输出为90mV。

LVDS，CML和LVPECL器件难以解码低于100mV的信号。例如，10米的RG-174电缆将难以解码（即使可能）。当信号频率由电缆增加时，电缆长度会缩短。因此，随着信号频率的增加，传输前400m的差分信号将迅速下降到100mV。

即使输入电平仅为5mV，限幅后置放大器可以将输入信号放大到适当的CML或LVPECL电平。使用后置放大器的缺点是使用信号检测（SD）或信号丢失（LOS）引脚。该引脚在信号丢失或接收到有效信号时发出警告。该引脚可以调整以设置峰峰值电平，给出SD或LOS指示，以将诊断功能增加到高速系统。图2显示了后置放大器框图的结构和功能的实现。