CN105610511A - 一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块 - Google Patents

一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，由光发射单元和光接收单元构成，光发射单元包括功率控制电路，光接收单元包括增益控制电路，其中，光发射单元的输入端和光接收单元的输出端采用TTL电平接口，并且，功率控制电路和增益控制电路的低频截止频率均小于光信号的传输频率。本发明有效地传输IEEE？C37.94以及一些特殊低速率信号。并同时提高在低传输速率情况下的可靠性，避免出现信号失真。

Description

一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块
技术领域
本发明涉及光模块领域，特别涉及一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块。
背景技术
在光通信的很多应用中，数据传输速率不断提高，以实现更有效的数据传输。但是在一些特殊应用中，数据量只有几十Kb/s到几十Mb/s，但是可靠性要求非常高。比如电力系统用于信号传输的IEEEC37.94标准，定义速率为2.048Mb/s，最低可以到64kb/s。这样的速率，常规SFP是无法进行可靠传输的，可能会丢失一些低频信息。
目前，有一些采用高速率SFP光模块向下兼容到低速率的方案，这些方案的实现如下：采用差分数据输入、输出，AC耦合，数据的信号类型通常为Pecl、CML；采用APC电路对发射功率进行控制；采用TIA对接收信号进行转化及增益控制；应用数字诊断功能芯片及EEPROM对模块的各个参数进行监控及存储。
然而，这种向下兼容的SFP光模块存在一些缺陷。1)一般低速率信号的信号类型都是单端TTL，发射端芯片无法工作在高速状态，可能出现输出光信号占空比失真；2)收单输出信号为差分PECL信号，需在host端加电平转换芯片，以实现单端TTL信号，增加了成本及电路复杂度；3)采用高速收发芯片，功耗较大且成本较高；4)功率控制通过集成芯片内部的APC电路完成，由于是高速应用APC电路数据常数很短，低频截止频率较高，在低速率时会出现信号失真；5)收端电路中，LA的los通常通过对交流信号的积分实现，存在时间常数，如果这个时间常数较短，在通过传输低速率信号时会出现los误报，若有Jam功能还会关闭输出级电路，从而导致误码。
因此，在这些特殊的应用环境中，需要的能够完成支持低速率单端TTL信号的SFP光模块。
发明内容
本发明的目的在于解决常规SFP光模块为兼容低速率，增加电路复杂度和成本，而且可靠性不高，容易出现信号失真的问题。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，由光发射单元和光接收单元构成，所述光发射单元包括功率控制电路，所述光接收单元包括增益控制电路，其中，所述光发射单元的输入端和所述光接收单元的输出端均采用TTL电平接口，并且，所述功率控制电路和所述增益控制电路的低频截止频率均小于光信号的传输频率。
根据一种具体的实施方式，所述SFP光模块还具有一个备用数据输入管脚和一个备用数据输出管脚，分别用于所述光发射单元的数据输入与所述光接收单元的数据输出。
根据一种具体的实施方式，所述光发射单元还包括光源驱动器、光源和发射端光功率检测模块，所述光接收单元包括光接收器、限幅放大器和接收端光功率检测模块，其中；
所述光源驱动器根据所述光发射单元的输入端输入的TTL电平信号，驱动所述光源，并且所述发射端光功率检测模块将所述光源的光功率信息反馈至所述功率控制电路，使所述功率控制电路调节所述光源驱动器的光源驱动电流；
所述光接收器接收所述光接收单元的输入端输入的光信号，所述接收端光功率检测模块，用于检测所述光信号的光功率信息；所述跨阻放大器将所述光接收器接收的光信号转换为电压信号，并由所述增益控制电路控制所述跨阻放大器的增益，使其输出稳定的电压信号，最后所述电压信号通过所述限幅放大器后，输出为TTL电平信号。
根据一种具体的实施方式，输入所述光发射单元的所述TTL电平信号经DC耦合至所述光源驱动器。
根据一种具体的实施方式，还包括微控制单元，用于采集所述SFP光模块的温度、供电电压、光源驱动电流、发射端光功率和接收端光功率的信息，并且所述微控制单元通过集成电路总线与外部设备通信。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的收发一体SFP光模块通过分别在光发射单元的输入和光接收单元的输出采用TTL电平接口，以有效地传输IEEEC37.94以及一些特殊低速率信号。并且，同时由于功率控制电路和增益控制电路的低频截止频率均小于光信号的传输频率，能够提高在低传输速率情况下的可靠性，避免出现信号失真。而且本发明支持的低频到高频的范围区间宽，支持的高频是低频频率高2000余倍。
附图说明
图1是本发明收发一体SFP光模块的结构示意图；
图2是本发明收发一体SFP光模块的管脚示意图；
图3是本发明收发一体SFP光模块的一种实施结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
如图1所示的本发明收发一体SFP光模块的结构示意图；其中，本发明传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，由光发射单元和光接收单元构成，光发射单元包括功率控制电路，光接收单元包括增益控制电路，其特征在于，光发射单元的输入端和光接收单元的输出端均采用TTL电平接口，并且，功率控制电路和增益控制电路的低频截止频率均小于光信号的传输频率。
具体的，光发射单元还包括光源驱动器、光源和发射端光功率检测模块，光接收单元包括光接收器、限幅放大器和接收端光功率检测模块。
其中，光源驱动器根据光发射单元的输入端输入的TTL电平信号，驱动光源，并且发射端光功率检测模块将光源的光功率信息反馈至功率控制电路，使功率控制电路调节光源驱动器的光源驱动电流。
在实施时，输入光发射单元的TTL信号经DC耦合到光源驱动器，光源驱动器驱动光源根据0，1信号出光，并且本发明适用于VCSEL、FP、DFB以及LED等光源。发射端光功率检测模块对光源的出光功率进行监测，并将光源的光功率信息反馈至功率控制电路，进而使功率控制电路控制光源驱动器的光源驱动电流。
光接收器接收光接收单元的输入端输入的光信号，接收端光功率检测模块，用于检测光信号的光功率信息；跨阻放大器将光接收器接收的光信号转换为电压信号，并由增益控制电路控制跨阻放大器的增益，使其输出稳定的电压信号，最后电压信号通过限幅放大器后，输出为TTL电平信号。
如图2所示的本发明收发一体SFP光模块的管脚示意图；其中，本发明收发一体SFP光模块取消原有SFP光模块中的Tx_fault管脚，将其定义为可选用的发射端数据输入管脚，同时还取消原有SFP光模块中的Rate_select管脚，将其定义为可选用的接收端数据输出管脚。因此，本发明收发一体SFP光模块还具有一个备用数据输入管脚和一个备用数据输出管脚，分别用于光发射单元的数据输入与光接收单元的数据输出。
在实施时，尤其在特殊应用，本发明收发一体SFP光模块可以取消Pin2Tx_fault管脚和Pin7Rate_select管脚的功能，并将Pin2Tx_fault管脚定义为可选用的发射端数据输入管脚，将Pin7Rate_select管脚定义为可选用的接收端数据输出管脚。表一为本发明收发一体SFP光模块管脚定义表。
表1
1 VeeT 发射端地
2 TD(可选) 发端数据输入(可选)
3 Tx-disable 发射端使能
4 MOD-DEF(2) I2C总线数据接口
5 MOD-DEF(1) I2C总线时钟接口
6 MOD-DEF(0) 模块在线指示接口
7 RD(可选) 收端数据输出(可选)
8 LOS/SD 接收数据指示，LOS或者SD
9 VeeR 接收端地
10 VeeR 接收端地
11 VeeR 接收端地
12 NC
13 RD(可选) 收端数据输入(可选)
14 VeeR 接收端地
15 VccR 接收端电源
16 VccT 发射端电源
17 VeeT 发射端地
18 TD(可选) 发端数据输入(可选)
19 NC
20 VeeT 发射端地
结合图3所示的本发明收发一体SFP光模块的一种实施结构示意图；其中，还包括微控制单元，用于采集SFP光模块的温度、供电电压、光源驱动电流、发射端光功率和接收端光功率的信息，并且微控制单元通过集成电路总线与外部设备通信。
具体的，微控制单元与光源驱动器连接，以采集光源驱动电流信息，并且微控制单元分别与发射端光功率检测模块和接收端光功率检测模块连接，以采集发射端光功率与接收端光功率信息。同时，微控制单元对模块供电电源的电压进行检测。并且，本发明收发一体SFP光模块设置有温度传感器，微控制单元通过对温度传感器的信号采样，以采集SFP光模块的温度。
本发明收发一体SFP光模块中的微控制单元为集成微控制器，其通过集成电路总线，将其采集的信息输出至与之相连接的外部设备。
在上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (5)

1.一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，由光发射单元和光接收单元构成，所述光发射单元包括功率控制电路，所述光接收单元包括增益控制电路，其特征在于，所述光发射单元的输入端和所述光接收单元的输出端均采用TTL电平接口，并且，所述功率控制电路和所述增益控制电路的低频截止频率均小于光信号的传输频率。
2.如权利要求1所述的传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，其特征在于，所述SFP光模块还具有一个备用数据输入管脚和一个备用数据输出管脚，分别用于所述光发射单元的数据输入与所述光接收单元的数据输出。
3.如权利要求1所述的传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，其特征在于，所述光发射单元还包括光源驱动器、光源和发射端光功率检测模块，所述光接收单元包括光接收器、跨阻放大器、限幅放大器和接收端光功率检测模块，其中；
所述光源驱动器根据所述光发射单元的输入端输入的TTL电平信号，驱动所述光源，并且所述发射端光功率检测模块将所述光源的光功率信息反馈至所述功率控制电路，使所述功率控制电路调节所述光源驱动器的光源驱动电流；
所述光接收器接收所述光接收单元的输入端输入的光信号，所述接收端光功率检测模块，用于检测所述光信号的光功率信息；所述跨阻放大器将所述光接收器接收的光信号转换为电压信号，并由所述增益控制电路控制所述跨阻放大器的增益，使其输出稳定的电压信号，最后所述电压信号通过所述限幅放大器后，输出为TTL电平信号。
4.如权利要求3所述的传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，其特征在于，输入所述光发射单元的所述TTL电平信号经DC耦合至所述光源驱动器。
5.如权利要求3所述的传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块，其特征在于，还包括微控制单元，用于采集所述SFP光模块的温度、供电电压、光源驱动电流、发射端光功率和接收端光功率的信息，并且所述微控制单元通过集成电路总线与外部设备通信。
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