CN106452575A - 一种具有信号丢失报警功能的sfp+光模块 - Google Patents

一种具有信号丢失报警功能的sfp+光模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，包括微处理器、20PIN电接口单、升压电路和光发射单元；微处理器与20PIN电接口单元连接；还包括比较器、信号丢失报警电路以及第一电阻和第二电阻；比较器的输入端与微处理器的信号输出端连接；信号丢失报警电路与比较器的输出端连接；第一电阻的输入端与20PIN电接口单元连接；第一电阻的输出端与第二电阻的输入端连接；第二电阻的输出端接地；第一电阻和第二电阻的连接点处与比较器的基准电压端连接；光发射单元的输入端与升压电路的输出端连接。本发明的有益效果是：具有高速光电转换功能，集成度高，功耗低，体积小，性能稳定，可实现信号丢失报警功能。

Description

一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块
技术领域
本发明涉及光纤通信领域，尤其涉及一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块。
背景技术
对于SFP+光模块(10Gigabit Small Form Factor Pluggable，10G小封装可插拔光模块)，当接收端的信号幅度低于设置的门限值，即光模块接收不到信号时，须进行LOS(Loss of singal，信号丢失)报警。
由于现有SFP+光模块的LOS报警都是通过激光器驱动芯片内部的采样电阻来实现的，由于采样电阻阻值一定，因此告警设定幅值不具有可调节性或者具有局限性，因而影响SFP+光模块的兼容性。此外，对于内部没有集成LOS报警功能的激光器驱动芯片来说，由于无法进行LOS报警，当接收光信号的幅度较低时，则会导致SFP+光模块的非正常工作。
传统的SFP+产品在长距离传输信号时，由于模块温度的升高，光发射单元的光电特性变化范围很大，使光信号的波长、光功率等发生很大的变化，光信号在光纤中传输中的误码率变大，影响信号在长距离传输中的质量。
目前SFP+光模块中收发器件的时钟数据恢复单元主要有如下功能：为系统接收端各功能电路的正常工作提供同步时钟，以及对接收信号数据进行定时判决，抑制噪声与抖动，恢复稳定的数据信号后以便后续处理和继续传输。因此CDR的稳定性直接关系到模块收发信号的质量和传输距离，为了获得最小的抖动，目前CDR供电多采用LDO的方式，但LDO存在一些不足：效率不高，输入电压和输出电压差约为100mV,当输出电流增大时，功率耗散也将增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
提供了一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，包括微处理器、20PIN电接口单、电源启动控制电路、升压电路以及光发射单元；所述微处理器与所述20PIN电接口单元连接，用于实现对所述20PIN电接口单元的控制监测和数据传输；还包括比较器、信号丢失报警电路以及第一电阻和第二电阻；所述比较器的输入端与所述微处理器的信号输出端连接；所述信号丢失报警电路与所述比较器的输出端连接；所述第一电阻的输入端与所述20PIN电接口单元连接；所述第一电阻的输出端与所述第二电阻的输入端连接；所述第二电阻的输出端接地；所述第一电阻和第二电阻的连接点处与所述比较器的基准电压端连接；所述电源启动控制电路的输入端与所述微处理器和所述20PIN电接口单元连接，用于实现电源的软启动；所述电源启动控制电路的输出端与所述升压电路的输入端连接；所述光发射单元的输入端与所述升压电路的输出端连接。
本发明的有益效果是：本发明具有高速光电转换功能，集成度高，功耗低，体积小，性能稳定；通过将微处理器输出的电压信号与比较器的基准电压相比较，即可检测是否有信号丢失，从而实现信号丢失报警功能；由于只需增设比较器接口实现信号丢失报警，降低了生产成本；电源启动控制电路用于实现电源的软启动；升压电路能够提高光模块的光调制幅度；另外，本发明集新颖性、实用性与创造性于一体，适用于大规模量产，满足同步光网络长距离数据传输的需要。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述第一电阻和所述第二电阻为可调电阻，可根据实际需求调整阻值。
上述进一步方案的有益效果是：通过调节第一电阻和第二电阻的阻值，从而调节比较器的基准电压值，即报警设值，可提高光模块的兼容性。
进一步，还包括光接收单元；所述光接收单元包括光接收组件、ADC和光接收时钟数据恢复单元；所述光接收时钟数据恢复单元的输入端与所述光接收组件的输出端连接；所述光接收组件的输入端与所述微处理器的信号输出端之间设有可调升压电路；所述光接收组件通过所述ADC将接收的光信号转换为电信号发送给所述微处理器。进一步，所述光接收组件的内部集成有雪崩光电二极管APD、跨阻放大器和限幅放大器；所述限幅放大器为线性放大器。
上述进一步方案的有益效果是：光接收单元将接收的光信号转换为电信号输出；可调升压电路接收微控制器的信号，调整雪崩二极管APD在不同温度下的反向偏压，使光接收组件在不同温度下的灵敏度达到最大。
进一步，所述光接收组件的输入端连接有APD高压控制单元；所述APD高压控制单元的电压输入端连接有第一DAC的信号输出端，所述APD高压控制单元的电压输出端的输出电压为所述光接收组件中的雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压；所述第一DAC的信号输入端与所述微处理器连接。
上述进一步方案的有益效果是：APD高压控制单元为雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压。
进一步，所述光发射单元包括激光器驱动器、第二DAC、激光器、光发射时钟数据恢复单元以及光发射组件；所述激光器驱动器的输入端与所述升压电路的输出端连接，所述激光器驱动器的输出端与所述激光器连接；所述第二DAC的信号输入端与所述微处理器连接，所述第二DAC的信号输出端与所述激光器驱动器连接；所述激光器与所述光发射时钟数据恢复单元连接；所述光发射时钟数据恢复单元与所述光发射组件连接。
上述进一步方案的有益效果是：光发射单元用于将电信号转换为光信号输出；升压电路可以为所述激光器提供更大的工作电流，从而提高光模块的光调制幅度；光发射时钟数据恢复单元便于进行时钟采样和缓存处理。
进一步，在所述光发射组件的内部集成有半导体制冷器TEC；所述半导体制冷器TEC用于控制所述光发射单元的温度。
上述进一步方案的有益效果是：在光发射组件的内部集成了半导体制冷器TEC，提高了模块的稳定性。
进一步，所述光发射单元还包括TEC控制器；所述TEC控制器的输出端与所述光发射组件的输入端连接；所述TEC控制器的输入端连接有第三DAC的输出端，所述第三DAC的输入端与所述微处理器连接；所述TEC控制器用于监控所述光发射单元的温度，并根据所述微处理器输出的控制信号调整所述光发射单元的温度。
上述进一步方案的有益效果是：TEC控制器用于监控所述光发射单元的温度，并根据所述微处理器输出的控制信号调整所述光发射单元的温度，保证光模块的正常运行。
进一步，所述激光器驱动器为EML激光驱动器；所述激光器为EML激光器。
进一步，还包括DC-DC模块；所述DC-DC模块的输入端与所述电源启动控制电路连接；所述DC-DC模块的输出端分别与所述光接收时钟数据恢复单元和所述光发射时钟数据恢复单元连接。
上述进一步方案的有益效果是：在光模块内部集成光接收时钟数据恢复单元和光发射时钟数据恢复单元，具有很好的高频去抖特性，有利于在网络通讯中同步数据在传送过程中时钟数据的恢复，使光模块整体性能得到优化；采用DC-DC模块对SFP+光模块中的光接收时钟数据恢复单元和光发射时钟数据恢复单元供电，不同于目前采用LDO的供电方式，采用DC-DC方式可以极大的提高功率利用效率，同等情况下，减小了模块的总功耗。
附图说明
图1为本发明的一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
下面将结合图1对本实施例提供的一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块进行详细描述。
如图1所述，一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，包括微处理器5、20PIN电接口单元6、电源启动控制电路7、升压电路8以及光发射单元9；所述微处理器5与所述20PIN电接口单元6连接，用于实现对所述20PIN电接口单元6的控制监测和数据传输。
还包括比较器51、信号丢失报警电路52以及第一电阻R1和第二电阻R2；比较器51的型号为MAX9140；所述比较器51的输入端与所述微处理器5的信号输出端连接；所述信号丢失报警电路52与所述比较器51的输出端连接；所述第一电阻R1的输入端与所述20PIN电接口单元6连接；所述第一电阻R1的输出端与所述第二电阻R2的输入端连接；所述第二电阻R2的输出端接地；所述第一电阻R1和第二电阻R2的连接点处与所述比较器51的基准电压端连接；所述第一电阻R1和所述第二电阻R2为可调电阻，可根据实际需求调整阻值。
所述微处理器5将接收到的电压信号经信号输出接口发送至所述比较器51的输入端，所述比较器51将接收到的电压信号与基准电压端的基准电压比较，并将比较结果发送给所述信号丢失报警电路52，所述信号丢失报警电路52根据比较结果判断是否发出报警。
通过调节第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，从而调节比较器51的基准电压值，即报警设值，可提高光模块的兼容性。
所述电源启动控制电路7的输入端与所述微处理器5和所述20PIN电接口单元6连接，用于实现电源的软启动；所述电源启动控制电路7的输出端与所述升压电路8的输入端连接；所述光发射单元9的输入端与所述升压电路8的输出端连接。
还包括光接收单元1；所述光接收单元1包括光接收组件13、ADC14和光接收时钟数据恢复单元15；所述光接收时钟数据恢复单元15的输入端与所述光接收组件13的输出端连接；所述光接收组件13的输入端与所述微处理器5的信号输出端之间设有可调升压电路3；所述光接收组件13通过所述ADC14将接收的光信号转换为电信号发送给所述微处理器5。所述ADC14为AD转换器。
所述光接收组件13的内部集成有雪崩光电二极管APD、跨阻放大器和限幅放大器；所述限幅放大器为线性放大器。所述光接收组件13的输入端连接有APD高压控制单元11；所述APD高压控制单元11的电压输入端连接有第一DAC12的信号输出端，所述APD高压控制单元11的电压输出端的输出电压为所述光接收组件13中的雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压；所述第一DAC12的信号输入端与所述微处理器5连接。所述第一DAC12为DA转换器。
光接收单元1将接收的光信号转换为电信号输出；可调升压电路3接收微控制器5的信号，调整雪崩二极管APD在不同温度下的反向偏压，使光接收组件13在不同温度下的灵敏度达到最大。APD高压控制单元11为雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压。
所述光发射单元9包括激光器驱动器91、第二DAC92、激光器93、光发射时钟数据恢复单元94以及光发射组件95；所述激光器驱动器91的输入端与所述升压电路8的输出端连接，所述激光器驱动器91的输出端与所述激光器93连接；所述第二DAC92的信号输入端与所述微处理器5连接，所述第二DAC92的信号输出端与所述激光器驱动器91连接；所述激光器93与所述光发射时钟数据恢复单元94连接；所述光发射时钟数据恢复单元94与所述光发射组件95连接。所述激光器驱动器91为EML激光驱动器；所述激光器93为EML激光器。所述第二DAC92为DA转换器。
光发射单元9用于将电信号转换为光信号输出；升压电路8可以为所述激光器93提供更大的工作电流，从而提高光模块的光调制幅度；光发射时钟数据恢复单元94便于进行时钟采样和缓存处理。
所述光发射组件95的内部集成有半导体制冷器TEC；所述半导体制冷器TEC用于控制所述光发射单元9的温度。所述光发射单元9还包括TEC控制器96；所述TEC控制器96的输出端与所述光发射组件95的输入端连接；所述TEC控制器96的输入端连接有第三DAC2的输出端，所述第三DAC2的输入端与所述微处理器5连接；所述TEC控制器96用于监控所述光发射单元9的温度，并根据所述微处理器5输出的控制信号调整所述光发射单元9的温度。所述第三DAC2为DA转换器。
在光发射组件95的内部集成了半导体制冷器TEC，提高了光模块的稳定性；TEC控制器96用于监控所述光发射单元9的温度，并根据微处理器5输出的控制信号调整所述光发射单元9的温度，保证光模块的正常运行。
还包括DC-DC模块4；所述DC-DC模块4的输入端与所述电源启动控制电路7连接；所述DC-DC模块4的输出端分别与所述光接收时钟数据恢复单元15和所述光发射时钟数据恢复单元94连接。
在光模块内部集成光接收时钟数据恢复单元15和光发射时钟数据恢复单元94，具有很好的高频去抖特性，有利于在网络通讯中同步数据在传送过程中时钟数据的恢复，使光模块整体性能得到优化；采用DC-DC模块4对SFP+光模块中的光接收时钟数据恢复单元15和光发射时钟数据恢复单元94供电，不同于目前采用LDO的供电方式，采用DC-DC方式可以极大的提高功率利用效率，同等情况下，减小了模块的总功耗。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：包括微处理器(5)、20PIN电接口单元(6)、电源启动控制电路(7)、升压电路(8)以及光发射单元(9)；
所述微处理器(5)与所述20PIN电接口单元(6)连接，用于实现对所述20PIN电接口单元(6)的控制监测和数据传输；
还包括比较器(51)、信号丢失报警电路(52)以及第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述比较器(51)的输入端与所述微处理器(5)的信号输出端连接；所述信号丢失报警电路(52)与所述比较器(51)的输出端连接；所述第一电阻(R1)的输入端与所述20PIN电接口单元(6)连接；所述第一电阻(R1)的输出端与所述第二电阻(R2)的输入端连接；所述第二电阻(R2)的输出端接地；所述第一电阻(R1)和第二电阻(R2)的连接点处与所述比较器(51)的基准电压端连接；
所述电源启动控制电路(7)的输入端与所述微处理器(5)和所述20PIN电接口单元(6)连接，用于实现电源的软启动；所述电源启动控制电路(7)的输出端与所述升压电路(8)的输入端连接；
所述光发射单元(9)的输入端与所述升压电路(8)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：所述第一电阻(R1)和所述第二电阻(R2)为可调电阻，可根据实际需求调整阻值。
3.根据权利要求1所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：还包括光接收单元(1)；所述光接收单元(1)包括光接收组件(13)、ADC(14)和光接收时钟数据恢复单元(15)；所述光接收时钟数据恢复单元(15)的输入端与所述光接收组件(13)的输出端连接；所述光接收组件(13)的输入端与所述微处理器(5)的信号输出端之间设有可调升压电路(3)；所述光接收组件(13)通过所述ADC(14)将接收的光信号转换为电信号发送给所述微处理器(5)。
4.根据权利要求3所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：所述光接收组件(13)的内部集成有雪崩光电二极管APD、跨阻放大器和限幅放大器；所述限幅放大器为线性放大器。
5.根据权利要求4所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：所述光接收组件(13)的输入端连接有APD高压控制单元(11)；所述APD高压控制单元(11)的电压输入端连接有第一DAC(12)的信号输出端，所述APD高压控制单元(11)的电压输出端的输出电压为所述光接收组件(13)中的雪崩光电二极管APD提供反向击穿电压；所述第一DAC(12)的信号输入端与所述微处理器(5)连接。
6.根据权利要求1所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：所述光发射单元(9)包括激光器驱动器(91)、第二DAC(92)、激光器(93)、光发射时钟数据恢复单元(94)以及光发射组件(95)；所述激光器驱动器(91)的输入端与所述升压电路(8)的输出端连接，所述激光器驱动器(91)的输出端与所述激光器(93)连接；所述第二DAC(92)的信号输入端与所述微处理器(5)连接，所述第二DAC(92)的信号输出端与所述激光器驱动器(91)连接；所述激光器(93)与所述光发射时钟数据恢复单元(94)连接；所述光发射时钟数据恢复单元(94)与所述光发射组件(95)连接。
7.根据权利要求6所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：在所述光发射组件(95)的内部集成有半导体制冷器TEC；所述半导体制冷器TEC用于控制所述光发射单元(9)的温度。
8.根据权利要求7所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：所述光发射单元(9)还包括TEC控制器(96)；所述TEC控制器(96)的输出端与所述光发射组件(95)的输入端连接；所述TEC控制器(96)的输入端连接有第三DAC(2)的输出端，所述第三DAC(2)的输入端与所述微处理器(5)连接；所述TEC控制器(96)用于监控所述光发射单元(9)的温度，并根据所述微处理器(5)输出的控制信号调整所述光发射单元(9)的温度。
9.根据权利要求6所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：所述激光器驱动器(91)为EML激光驱动器；所述激光器(93)为EML激光器。
10.根据权利要求3或6所述一种具有信号丢失报警功能的SFP+光模块，其特征在于：还包括DC-DC模块(4)；所述DC-DC模块(4)的输入端与所述电源启动控制电路(7)连接；所述DC-DC模块(4)的输出端分别与所述光接收时钟数据恢复单元(15)和所述光发射时钟数据恢复单元(94)连接。
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Application publication date: 20170222

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