光通信参考设计:GPON(MOGPON)ONT模块（含原理图，PCB，测试数据）很强大.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.09M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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特性

简介

获取其他信息

参考设计详细说明

MAX3643 – 激光器驱动器

MAX3747 – 限幅放大器

MAX1932 – 数控、0.5%精度、APD安全偏置

MAX4007 – 高精度、76V、SOT23高端电流监视器

MAX3654 – 47MHz至870MHz模拟CATV互阻放大器

DS1863 – 内置校准监测器的激光器偏置APC和温控调制DAC

ExceLight SXT5241-Q/GP1双向光组件

功能框图

推荐工作条件

典型设计性能数据

发送器性能数据

数字接收器性能数据

模拟接收器性能数据

发送器特性曲线

数字接收器特性曲线

数字接收器特性曲线 (续)

模拟接收器特性曲线

模拟接收器特性曲线 (续)

应用信息

PON兼容性

APD偏置电压

Gerber文件

布板考虑

快速评估

评估注意事项

评估软件

软件要求

软件安装

评估设置

软件使用/选项

监测

温度补偿

I/O和控制说明

*直流耦合I/O，在进行任何连接之前，确保这些引脚的直流电压与测试设备兼容。

元件列表

元件列表 (续)

原理图

原理图 (续)

电路板布局

电路板布局 (续)

板层剖面

Maxim不对Maxim产品以外的任何电路使用负责，也不提供其专利许可。Maxim保留在任何时间、没有任何通报的前提下修

参考设计: 参考设计: HFRD-22.3 HFRD-22.3 Rev 0; 08/06 Rev 0; 08/06 参考设计参考设计 HFRD-22.3: GPON (MOGPON) ONT 模块 HFRD-22.3: GPON (MOGPON) ONT 模块 Maxim 高频/光纤通信组 Maxim 高频/光纤通信组 Maxim Integrated Products 参考设计 22.3 08/06 22.3 08/06

目录 1. 简介 ............................................................ 2 2. 获取其他信息 ............................................ 2 3. 参考设计详细说明 .................................... 3 4. 功能框图 .................................................... 5 5. 推荐工作条件 ............................................ 6 6. 典型设计性能数据 .................................... 6 7. 发送器特性曲线 ........................................ 8 8. 数字接收器特性曲线 ................................ 16 9. 模拟接收器特性曲线 ................................ 19 10. 应用信息 .................................................. 23 11. 快速评估 .................................................. 23 12. I/O 和控制说明........................................ 28 13. 元件列表 .................................................. 29 14. 原理图 ...................................................... 31 15. 电路板布局 .............................................. 33 16. 板层剖面 .................................................. 35 特性 • 优异的灵敏度、线性度、交叉串扰指标和高速工作特性 • 低成本设计(材料清单和装配图) • 提供全面的评估软件 • 适用于多种PON应用/数据速率支持 APD应用 • 提供原理图、材料清单、Gerber文件和已装配好的参考设计板参考设计: GPON (MOGPON) ONT 模块 1 简介高频参考设计 (HFRD) 22 是模块化 GPON (MOGPON)评估板，支持对不同配置和选项的简单评估。提供完整的参考设计，加速并简化了整个 ONT/ONU 物理层设计的新产品开发过程。设计人员使用所提供的原理图、材料清单、布板文件、典型测试数据以及装配好的电路板，能够在系统级快速评估、测试组件。参考设计还提供用户软件，通过 Window 控制 USB 接口，对每个 HFRD-22 参考设计进行配置、控制和监控。 HFRD-22.1、22.2 和 22.3 收发器参考设计含有一个突发模式激光驱动电路、连续模式 APD 数字接收机、模拟视频放大器以及包括激光器、光电二极管和 TIA 的光组件。每一设计都突出了实现 GPON ONT 时不同的配置和选项。HFRD-22.7 参考设计是 GPON ONT SERDES 评估板，可以和上面提到的任何收发器参考设计电路板直接连接。本文详细说明 HFRD-22.3 方案的设计和工作情况。 2 获取其他信息已装配好的GPON ONT收发器电路板(HFRD-22.3) 数量有限。关于参考设计以及获得该电路板的详细信息，请在太平洋时间上午 8 点到下午 5 点致电：(503) 547-2391 ( 美国) 或发电子邮件至： StrategicApps@maximhq.com (English only)。参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) Maxim Integrated Products Page 2 of 35

3 参考设计详细说明设计 HFRD-22.3 是为了满足 GPON ONT/ONU 收发器的应用要求 ( 图 1) ，收发器工作在 1244Mbps 突发上行和 2488Mbps 下行模式，适合 47MHz 至 870MHz 视频覆盖范围。采用 MAX3643 激光驱动电路和 DS1863 控制器构建突发模式上行发送器；下行接收器含有 MAX3747 限幅放大器、MAX1932 APD 偏置电源和 MAX4007 APD 电流监控器，构成灵敏度极高的 2488Mbps 数字接收器。MAX3654 CATV 互阻放大器对模拟视频信号进行线性、低噪声放大。DS1863 提供激光器控制、温度补偿、非易失存储器、安全及各种监测功能激光器、光电二极管和 TIA 安装在由 ExceLight 提供的光组件中，构成了 ONT/ONU 收发器。 3.1 MAX3643 – 激光器驱动器 MAX3643 突发模式激光器驱动器为 PON 突发模式 ONT 应用提供偏置和调制电流，配合低成本外部控制器使用构建 APC (或 AMC)环路。高速差分突发使能输入控制驱动器切换激光器，使其在 2ns 内从最暗状态(输出关闭)转换到完全导通。BEN 禁止时，调制电流和偏置电流的典型值为 5µA. 利用 MODSET 和 BIASSET 输入，可以将激光器调制电流设置在 10mA 至 85mA，偏置电流设置在 1mA 至 70mA。所提供的采样/保持电路在短暂的 PON 突发状态下采集监测二极管的输出，必要时， BEN 高速信号可以由 LVCMOS 输出，供 APC/AMC 环路的控制器使用。详细信息，请参考www.maxim-ic.com.cn网站的MAX3643 数据资料。 3.2 MAX3747 – 限幅放大器 MAX3747 多速率限幅放大器能够为 OC-3 至 OC- 48 同步光网络(SONET)、光纤通道和千兆以太网光接收器提供数字量化功能。放大器可接受较宽范围的输入电压，提供固定电平电流模式逻辑 (CML)输出。 MAX3747 限幅放大器提供可编程信号丢失检测 (LOS)和可选择的禁止功能(DISABLE)。输出禁止功能可用于实现静噪。详细信息，请参考www.maxim-ic.com.cn网站的 MAX3747 数据资料。 3.3 MAX1932 – 数控、0.5%精度、APD 安全偏置 MAX1932 产生一个低噪声、高电压输出，对光接收器中的雪崩光电二极管(APD)提供偏置。采用恒定频率、脉宽调制(PWM)升压拓扑以及在反馈环路中采用 RC 或 LC 后置滤波的特殊结构，可以获得非常低的输出波纹和噪声。精确的基准和误差放大器保证 0.5%的输出电压精度。 MAX1932 可用来保护昂贵的 APD 不受恶劣工作条件的影响，同时提供最优偏置。传统的升压转换器通过监视开关电流提供保护功能，而 MAX1932 集成了精确的高端限流电路来保护雪崩状态下的 APD。限流标志可精确指示雪崩击穿点，对 APD 工作点进行校准。MAX1932 的控制结构可避免输出过冲和下冲，使 APD 可靠工作，不会出现数据丢失。可以采用外部电阻、内部 8 位 DAC、外部 DAC 或其他电压源来精确设置输出电压。通过外部电阻分别设置输出范围和失调。这些措施在需要限制输出电压范围的应用中可充分利用 DAC 的精度，例如 4.5V 至 15V、4.5V 至 45V、20V 至 60V 以及 40V 至 90V。参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) Maxim Integrated Products Page 3 of 35

详细信息，请参考www.maxim-ic.com.cn网站的MAX1932 数据资料。详细信息，请参考www.maxim-ic.com.cn网站的 MAX3654数据资料。 3.4 MAX4007 – 高精度、76V、SOT23 高端电流监视器 MAX4007 高精度、高端、高压电流监视器专为监控光纤应用的光电二极管电流设计，能够为参考电流和监控输出提供一个连接点，监控输出产生一个与参考电流成正比的电流信号。电流监控器提供 106 倍动态范围，在 250nA 至 2.5mA 范围内监控参考电流，精度优于 5%。低精度情况下，可以在 10nA 至 10mA 范围内监控光电二极管电流。 MAX4007 可接受+2.7V 至+76V 的供电电压，适用于 APD 和 PIN 光电二极管应用。内部限流电路(典型值 20mA)在对地短路时为器件提供有效保护，嵌位二极管保护监控器输出不受过压损害。此外，这些器件还具有热关断功能，在管芯温度达到+150°C 时关断器件。 MAX4007 提供节省空间的微型 6 引脚SOT23 封装，工作在-40°C至+85°C扩展温度范围。详细信息，请参考www.maxim-ic.com.cn网站的 MAX4008 数据资料。 3.5 MAX3654 – 47MHz 至 870MHz 模拟 CATV 互阻放大器 MAX3654模拟互阻放大器(TIA)用于光纤到户 (FTTH)网络的CATV设备。这一高线性度放大器适用于无源光网络(PON) 中的 47MHz 至 870MHz副载波复用(SCM) 信号传输。增益控制电路使输入的光信号达到-6dBm至+2dBm平均光功率，支持AGC工作。47MHz时，最大增益达到62dBΩ，增益控制范围为18dB，-6dBm 光输入时，最差情况下的最小RF输出电平达到 14dBmV/每通道。紧凑的4mm x 4mm封装包含了转换模拟PIN光电流至75Ω CATV 输出所需的全部有源RF电路。参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) 3.6 DS1863 – 内置校准监测器的激光器偏置 APC 和温控调制 DAC DS1863 为一款突发模式控制器和监测器，可理想用于 PON 收发器设计。通过内部平均功率控制(APC)电路和温控吸电流 DAC 控制激光器驱动器的偏置电流和调制电流，相应控制消光比。系统诊断通过监控三路模拟输入、VCC 和温度 (使用内部温度传感器)实现。智能化可屏蔽故障控制系统允许任何检测到的报警条件关闭激光器。提供两路故障输出指示，一路用于达到临界故障条件时关断激光器，另一路则用来申请系统中断，为系统发出预警。视觉保护通过集成四路快速触发的比较器实现，这些比较器监测发送功率高、发送功率低、偏置电流低、偏置电流高等状态。快速触发比较器在发生危及视觉安全的状况时控制 FET 驱动器关闭激光器。器件还包括 248 字节通用 EEPROM，并具有两级加密保护。通过 I2C 接口访问器件。利用其内部激光器驱动控制、系统诊断、视觉安全性监测以及温度传感器等功能电路，DS1863 为 PON 光收发模块提供了一个理想的解决方案，在改善系统性能的同时，还有效降低了电路板尺寸、简化系统设计。 Maxim Integrated Products Page 4 of 35

行数据传输，采用 APD 和前置放大器接收 1490nm 下行 2488Mbps 数据，模拟 PIN 光电二极管接收 1550nm 下行视频信号。关于该组件的详细信息，请与ExceLight联系：致电 919-361-1600 ( 美国 ) ，或发送电子邮件至 information@excelight.com (English only)，也可访问该公司网站(http://www.excelight.com)。详细信息，请参考www.maxim-ic.com.cn网站的DS1863 数据资料。 3.7 ExceLight SXT5241-Q/GP1 双向光组件 SXT5241-Q/GPI GPON 双向光组件用于 ONU/ONT 设备，工作在吉比特速率，含有一个覆盖视频范围的线性光电二极管。三工器采用高速 1310nm DFB 激光器实现 1244Mbps 上 4 功能框图 HFRD-22.3 GPON ONT/ONU Transceiver IN IN BEN BEN SDA SCL TX_FAULT OUT OUT 100Ω Differential 100Ω Differential DS1863 I2C Interface Memory Configuration Settings T e r m n a i t i o n T e r m n a i t i o n IN+ IN- BEN+ BEN- BCMON BENOUT MD i r o t s m r e h T APC Loop Safety Features Monitors 100Ω Differential VID_OUT 75Ω Single-Ended MAX3643 PECL / CML Compatible Inputs PECL / CML Compatible Inputs Modulation and Bias Outputs OUT- OUT+ BIAS+ VMSET BIASSET MAX1932 VCCR PWM Control and Driver 7 0 0 4 X A M VCCT r e s a L ExceLight Triplexer Monitor Diode 1310nm 1490nm 1550nm Fiber D P A VCCR TIA FB / DAC / MISC MAX3747 OUT+ OUT- CML Ouput LOS Signal Detect / Ref Digital Offset Correction Loop OPAMP MAX3654 C G A V 1:1 RF Balun DRIVE MUTE VPD Represents a controlled impedance transmission line MUTE 图1： HFRD-22.3 功能框图参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) Maxim Integrated Products Page 5 of 35

5 推荐工作条件 PARAMETER SYMBOL CONDITIONS Operating Ambient Temperature Supply Voltage Transmitter Data Rate Digital Receiver Data Rate Analog Receiver Input Power Digital Receiver Input Power Input DC Bias Voltage TA VCC Note 1 TA = -20oC to +85oC VCC = +3.3V, IN +/- VCC = +3.3V, BEN +/- IN+/-, BEN+/- Note 2 155Mbps MIN -40 4.75 -6 TYP MAX +85 5.25 5.0 1244 2488 2.0 1.3 UNITS oC V Mbps Mbps dBm dBm V +2 -8 VID Differential Input Voltage Burst On-Time Burst Off-Time mVp-p ns ns 注 1：参考设计包括一个软件可调的低压差稳压器，为数字发送器和数字接收器提供+3.3V 电源。参考设计还包括可调节的(5V 至 15V) DC-DC 转换器，用于产生模拟光二极管的偏置电压以及可调节的 APD 偏置电压(20V 至 54V)。所提供的第三路可调节 DC-DC 转换器(电流可达 1000mA)为外部电路板供电。注 2：指标定义在规定长度下的连续重复突发模式，也可以接受较短的突发周期，但 APC 环路在这种情况下不会按照规定的数值更新。 200 420 96 1600 6 典型设计性能数据 6.1 发送器性能数据 (典型测量条件：功率电平 = 100%, TA = +25oC, VCC = +3.3V, 平均功率 = 1dBm) PARAMETER SYMBOL CONDITIONS Power Supply Current Average Optical Power Extinction Ratio (Note 1) Mask Margin Burst-Enable Time Burst-Disable Time Center Wavelength Transmitter Only PAVG ER Measured @ 1244Mbps (Note 1) Set at +25oC -40oC to +85oC, 1244Mbps Note 3 Note 4 注 1：采用连续的223-1 PRBS输入数据模板进行测量。注 3：突发模式使能后，达到稳态值90% 所需要的时间。注 4：禁止突发模式后，达到稳态值 10% 所需要的时间。 TYP 74 +1 11 > 40 <4 <3 1310 UNITS mA dBm dB % ns ns nm 参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) Maxim Integrated Products Page 6 of 35

6.2 数字接收器性能数据 (典型测量条件：TA = +25oC, VCC = +3.3V) PARAMETER SYMBOL CONDITIONS TYP UNITS Power Supply Current Average Optical Input Power Overload Sensitivity (Notes 1) Digital Receiver Only (TIA, MAX3747, MAX1932, MAX4008) PAVGMAX TA = -20oC to +85oC PAVGMIN Data Rate = 2488Mbps Loss of Signal (Note 2) LOS Loss of Signal Hysteresis Receiver Wavelength Assert De-Assert 注 1：灵敏度测量采用 223-1 PRBS 测试模板，BER 近似为 1E-10。注 2：信号丢失(LOS)测量采用 2488Mbps、27-1 PRBS 测试模板。 6.3 模拟接收器性能数据 (典型测量条件：TA = +25oC, VCC = +3.3V) PARAMETER SYMBOL CONDITIONS Power Supply Current Input Referred Noise Gain Tilt Gain Flatness (Note 1) IN Analog Receiver Only Photodiode and Amplifier 47MHz to 870MHz 47MHz to 1000MHz 47 to 870MHz 47 to 1000MHz 注 1: 与最低、最高频率连线的最大偏差。 80 -8 -31 -32 -30 2 1490 TYP 136 6.1 3.75 4.25 -0.47 / +0.02 -0.47 / +0.03 mA dBm dBm dBm dB nm UNITS mA pA/√Hz dB dB 参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) Maxim Integrated Products Page 7 of 35

7 发送器特性曲线 (TA = +25oC, VCC = +3.3V, 数据速率 = 1244Mbps, 功率电平 = 100%, ER ≈ 11dB 和 PAVG = +0.5 to +2.0dBm，除非另有说明) 光学眼图 (TA = -40oC) 光学眼图 (TA = +20oC) 光学眼图 (TA = +85oC) 光学眼图 (TA = +25oC, 46%模版裕量) 参考设计 HFRD-22.3 (Rev. 0, 08/06) Maxim Integrated Products Page 8 of 35

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