CN107462957B - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

一种光模块，包括电路板、第一光芯片、第二光芯片及处理器，电路板包括设置在不同层的第一电路及第二电路；在电路板一侧边缘处，由一侧边缘向另一侧边缘延伸的方向，依次设置第二排金手指及第一排金手指；第一排金手指的第一电源引脚通过第一电路与第一光芯片连接；第二排金手指的第二电源引脚通过第二电路分别与第二光芯片及处理器连接，第二电路中包括延时供电电路；第一电源引脚的延伸方向与第二电源引脚的延伸方向重合。由于第二电路中包括延时供电电路，使得电在通过延时供电电路时受阻，延缓电接入处理器的时间。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块。

背景技术

光模块是光通信系统中的核心器件，其完成光电信号的相互转化。

图1为现有技术提供的一种光模块结构示意图。如图1所示，光模块包括上壳体、下壳体、光组件及电路板，光组件与电路板之间通过柔性电路板连接，上壳体与下壳体形成包裹光组件和电路板的腔体，光组件一端为光模块的光接口，在光接口处连入光纤，电路板一端为光模块的电接口，电接口处连接外部系统。

具体地，电路板表面具有处理器、光芯片及金手指，处理器的引脚及光芯片的引脚分别与金手指的引脚连接。金手指中包含地引脚、电源引脚及数据引脚等多个引脚。

光模块的金手指插入外部系统的金手指插槽中，金手指插槽中具有与金手指引脚一一对应的接触弹片，当光模块与外部系统结合时，电路板插入金手指插槽中，接触弹片夹持住电路板，弹片与金手指的引脚电性接触，其中，电源弹片与电源引脚接触，数据弹片与数据引脚接触，地弹片与地引脚接触。外部系统通过金手指的电源引脚为处理器及光芯片供电，通过数据引脚与处理器及光芯片实现数据交互，通过地引脚与处理器及光芯片的地连接。

光模块电路板的局部插入外部系统，该电路板的表面具有一排金手指引脚。光模块行业标准对金手指引脚的功能做出了一一规定，使其能够符合光模块上处理器及光芯片的供电通信要求，形成了一套金手指引脚、处理器及光芯片之间的匹配关系。

电路板面积的限制导致一排金手指中引脚的数量有限，随着光模块中光芯片及处理器数量的增加，金手指需要布置更多的引脚。

图2为已有技术中提供的金手指引脚设计示意图。由于金手指引脚、处理器及光芯片之间存在匹配关系，当新增加光芯片时，对应新增加了一排金手指引脚。具体地，第一排金手指引脚与一套光芯片匹配，第二排金手指引脚与另一套光芯片匹配。

外部系统提供第一排接触弹片及第二排接触弹片，与已有技术提供的金手指引脚匹配。

光模块在启动过程中，先进行供电，然后进行数据通信，第一排接触弹片及第二排接触弹片分别具有电源弹片及地弹片，且电源引脚在每排金手指中的位置相同，以防止金手指引脚插入对应的接触弹片的过程中，非电源引脚与电源弹片接触，造成器件损坏。

然而，金手指引脚插入对应的接触弹片的过程中，第二排金手指引脚的电源引脚先与第一排电源弹片接触，然后断开接触，然后与第二排电源弹片接触，导致第二排金手指对光模块的供电跳变，供电跳变导致由第二电源引脚供电的处理器及光芯片经历上电、掉电、再上电的过程，造成处理器处于power on reset状态而无法正常启动，或程序丢失。

发明内容

本发明实施例提供一种光模块，在光模块插入外部系统的过程中，保证对MCU平稳供电。

为了实现上述发明目的，本发明实施例采用如下技术方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的一种光模块结构示意图；

图2为已有技术中提供的金手指引脚设计示意图；

图3为已有技术中第二排金手指插入金手指插槽示意图；

图4为已有技术中第一排金手指插入金手指插槽示意图；

图5为已有技术中光模块及MCU上电时序图；

图6为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图；

图7为本发明实施例提供的光模块供电时序图；

图8为本发明实施例提供的一种延时供电电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为现有技术提供的一种光模块结构示意图,如图1所示，一般地，光模块包括上壳体C1、下壳体C2、光组件CH及电路板，光组件中具有光芯片（激光芯片或光探测芯片），电路板上具有微处理器M(MCU)等电器件.

由于光模块产品的类型不同，光芯片与电路板的具体连接形态有所不同，光芯片可以放在电路板上，也可以放在光组件中，但光芯片及驱动芯片均与电路板电连接。

光模块工作时需要插入系统端的笼子中，具体地，电路板的金手指P0插入笼子中的金手指插槽，通过金手指将电导入电路板，以实现对光芯片、驱动芯片及MCU等电器件供电。

本发明实施例提供的金手指和金手指插槽之间是带电插拔的，具体地，金手指插槽带电，当金手指与金手指插槽接触时，与金手指相连的电器件（如微处理器、光芯片、驱动芯片等）便会上电。

具体地，电路板插入笼子中的一端具有金手指。金手指可以直接在电路板表面上制作而成，也可以是独立组件产品，与电路板实现结合。电路板具有可以设置金手指的相对两个表面，本发明实施例中，第一排金手指及第二排金手指位于电路板的同一侧表面，与该同一侧表面相对的另一个表面，可以设置金手指，也可以不设置金手指。电路板上具有导线，导线将驱动芯片及MCU等电器件分别与金手指连接。

根据导通的电信号类型不同，金手指的引脚分为电源引脚、信号引脚及地引脚。在具体实施例中，现存行业标准对金手指的引脚功能进行了定义，从产品的演进过程来看，早期光模块中电路板仅具有一排金手指，包括在电路板相对表面同时布置一排金手指这种情形，金手指的排布方向垂直于电路板的长度方向，金手指中引脚的插接方向平行于电路板的长度方向。针对这些金手指引脚，行业标准对引脚功能做出了定义，使得光芯片、MCU与这一排金手指形成一套配合的体系。

当增加光芯片时，需要增加引脚与之配合，由于电路板面积造成的引脚数量限制，使得一排金手指无法提供足够数量的引脚。

增加引脚的方式，易实现的技术方案为新增加一排金手指，使得增加的光芯片与增加的金手指形成另一套配合的体系。

图2为已有技术中提供的金手指引脚设计示意图，如图2所示，新增加的一排金手指P1与原有的一排金手指P2之间存在绝缘间隔G。光模块沿A方向插入系统端的过程中，第一排接触弹片的信号弹片与第二排金手指的信号引脚接触，使得信号导入该信号引脚，而对于该信号引脚而言，此时导入的信号是错误的信号，该信号引脚应该与第二排接触弹片接触。

对于导入的错误信号，需要通过自放电的方式消除，这就需要在第一排接触弹片与第二排金手指脱离接触后，在第二排接触弹片与第二排金手指接触之前，保留一定的时间间隔，让导入错误信号的第二排金手指引脚自放电。

为了实现引脚自放电，对应的金手指设计中，第一排金手指信号引脚与第二排金手指信号引脚之间需要保持一定的绝缘间隔，而且绝缘间隔在空间允许的情况下尽可能的大。

新增加的一排金手指可以是原有这一排金手指的复制，也可以是在复制的基础上进行管脚功能的微调，新增加的一排金手指主要用于连接新增加的光芯片，所以具备基本的电源引脚及信号引脚。具体地，第一排金手指P1具有第一电源引脚106，第二排金手指P2具有第二电源引脚107，第一电源引脚106与第二电源引脚107处于同一延伸方向。

按照上述引脚增加方式，本发明实施例中光模块的金手指具有两排引脚，第二电源引脚107较第一电源引脚106更靠近电路板的边缘末端。第一排金手指用于为第一光芯片提供电信号，第二排金手指用于为第二光芯片提供电信号，具体地，第一电源引脚106与第一光芯片连接，第二电源引脚107与第二光芯片连接。

MCU可以通过第一排金手指与外部系统连接，也可以通过第二排金手指与外部系统连接。MCU的数量可以是一个，也可以是两个以上；当MCU数量为一个时，MCU可以同时支持第一光芯片及第二光芯片运行，当MCU数量为两个以上时，第一MCU支持第一光芯片运行，第二MCU支持第二光芯片运行。

光模块金手指的结构与外部系统的结构是相互配合的。金手指插槽是外部系统中与光模块金手指结合的部件，图3为已有技术中第二排金手指插入金手指插槽示意图，如图3所示，光模块101插入外部系统102，光模块电路板103表面具有第一电源引脚106及第二电源引脚107，金手指插槽中具有第一排接触弹片104及第二排接触弹片105，在光模块金手指插入的过程中，金手指的引脚沿同一方向A向接触弹片方向滑动，当引脚滑动到接触弹片处时即完成了电性连接，。

根据插槽中接触弹片提供的信号类型不同，接触弹片分为电源弹片、信号弹片及地弹片，分别与金手指中的电源引脚、信号引脚及地引脚对应。通过电源引脚导通的电压较高，而通过信号引脚导通的电压较低。

光模块中金手指为两排，对应的，金手指插槽中的接触弹片为两排，达到最终的结合状态时，第一排接触弹片104与第一电源引脚106接触，第二排接触弹片105与第二电源引脚107接触。由于在接触过程中，是由金手指的引脚沿同一方向A向接触弹片方向滑动，所以第一排接触弹片104中的电源弹片会依次与第二电源引脚107及第一电源引脚106接触。若第二电源引脚107与第一排接触弹片104接触时，第二电源引脚107对应的引脚为非电源引脚，则会导致高电压接入低电压器件中，造成器件损坏，所以第一排金手指中的电源引脚与第二排金手指中的电源引脚处于同一延伸方向，使得在滑动过程中，第一排金手指中的电源引脚106与第二电源引脚107中的电源引脚依次通过插槽中的同一接触弹片。

在金手指插入外部系统的过程中，第二电源引脚先与第一排接触弹片的电源弹片接触，随着金手指的滑动，第二电源引脚与第一排接触弹片的电源弹片分离，然后经过第一滑动时间后，第二电源引脚与第二排接触弹片的电源弹片接触。

图4为已有技术中第一排金手指插入金手指插槽示意图，如图4所示，第一电源引脚106与第一排接触弹片104接触，第二电源引脚107与第二排接触弹片105接触，达到了最终的插合状态。

滑动关系是相对，也可以理解为第一排接触弹片的电源弹片向第二电源引脚方向滑动，而后向第一电源引脚方向继续滑动。

光模块在启动过程中，先进行供电，然后进行数据通信，第一排接触弹片及第二排接触弹片分别具有电源弹片及地弹片，且电源引脚在每排金手指中的位置相同，以防止金手指引脚插入对应的接触弹片的过程中，非电源引脚与电源弹片接触，造成器件损坏，所以本发明实施例中，第一电源引脚的延伸方向与第二电源引脚的延伸方向重合，使得第一接触弹片的电源引脚依次滑过第二电源引脚及第一电源引脚。

第二电源引脚经历了上电、掉电、再上电三种状态。图5为已有技术中光模块及MCU上电时序图。在t1时刻，通过第二电源引脚107的供电，光模块module开始上电，从图5中MCU的电压时序中可以看到，在金手指插入金手指插槽的过程中，MCU经历了上电、掉电、再上电的过程。

在金手指插入外部系统的过程中，第一电源引脚向第一排接触弹片方向滑动，滑动过程第一电源引脚一直处于掉电状态，直到第一电源引脚与第一排接触弹片的电源弹片接触，电源引脚变为上电状态。

本发明实施例中，第一排金手指中各引脚的尺寸遵循行业协议标准。

当第一电源引脚与第二排接触弹片的电源弹片接触时，电源弹片向电源引脚供电，此时与电源引脚相连的光芯片、驱动芯片及MCU上电初始化工作，MCU开始运行初始化程序，产生初始化数据，

而随着金手指引脚的滑动，第一电源引脚与第一排接触弹片的电源弹片脱离接触，上述上电初始化工作突然中断；

随着金手指引脚的继续滑动，第一电源引脚与第一排接触弹片的电源弹片接触，与第一电源引脚连接的光芯片、驱动芯片及MCU再次重新上电；

短时间内的上电、下电、再上电过程，MCU芯片上电都会复位，即将所有设置和寄存器设置到默认状态，复位状态是不稳定状态，由于电压不是正常工作电压，程序容易丢失或者混乱，这会造成MCU运行故障，此过程会导致模块内部使用的单片机MCU或其他芯片，处于power on reset状态而无法正常启动，或程序丢失，从而影响光模块正常工作。

本发明实施例提供一种光模块，包括电路板、第一光芯片、第二光芯片及处理器，电路板包括设置在不同层的第一电路及第二电路；在电路板一侧边缘处，由一侧边缘向另一侧边缘延伸的方向，依次设置第二排金手指及第一排金手指；第一排金手指的第一电源引脚通过第一电路与第一光芯片连接；第二排金手指的第二电源引脚通过第二电路分别与第二光芯片及处理器连接，第二电路中包括延时供电电路；第一电源引脚的延伸方向与第二电源引脚的延伸方向重合。

图6为本发明实施例提供的一种光模块结构示意图。如图6所示，光模块包括电路板705，在电路板705的一侧边缘设置两排金手指（第一排金手指及第二排金手指），第二排金手指较第一排金手指更靠近电路板的边缘，第二排金手指与第一排金手指沿自电路板一侧边缘向另一侧边缘延伸的方向设置。第一排金手指中的第一电源引脚702通过电路板表面的第一电路703与第一光芯片连接，第二排金手指中的第二电源引脚701通过设置在电路板内层的第二电路704与第二光芯片连接。第二电路704中包括延时供电电路706，延时供电电路706一端与第二电源引脚701相连，另一端与MCU及第二光芯片相连。

电路板包含多层结构，每层结构上均可以设置电路，本发明实施例中，第一电路与第二电路位于电路板不同的层上。

第一排金手指与第二排金手指设置在电路板的表面，在电路板的一侧边缘处，由电路板的一侧边缘向另一侧边缘延伸的方向依次设置第二排金手指及第一排金手指，这种设置方式使得在光模块的电路板插入笼子的过程中，第二排金手指先与笼子中的金手指插槽接触，第一排金手指晚于第二排金手指与笼子中的金手指插槽接触。

在第二电路中具有延时供电电路，在第二排金手指中的第二电源引脚与金手指插槽接触时，金手指插槽将电接入第二电源引脚，进而由第二电路向处理器供电，由于第二电路中包括延时供电电路，使得电在通过延时供电电路时受阻，延缓电接入处理器的时间，即第二排金手指虽然与金手指插槽接触，但是电不会即刻供入处理器中，而是被延时供电电路阻挡一定时间。

图7为本发明实施例提供的光模块供电时序图。如图7所示，光模块module供电曲线上，在t3至t4共计C时间范围内，第二排金手指由上电变为掉电，在t4时刻再次上电；而由于延时供电电路的存在，MCU直至t4时刻才被供电，在t4之前一直没有供电，避免了供电的跳变。

光模块插入笼子的过程中，第二排金手指的经历了供电、掉电、再供电，在两次供电之间的时间差为C，对应的，处理器经过了上电、掉电、再上电的过程，在两次上电之间的时间差为C，第二电路中的延时供电电路阻拦供电的时间长度大于等于C，可以保证在上述供电跳变的过程中，处理器一直没有供电，防止处理器出现运行故障。

具体地，图8为本发明实施例提供的一种延时供电电路，延时供电电路包括电阻、电容及场效应管，场效应管的源极分别与第二电源引脚及电阻的一端连接，场效应管的漏极与处理器连接，场效应管的栅极与电容的一端连接，电容的另一端与电阻的另一端连接。

如图8所示，在MOS管的栅极接入电容C1,源极与第二电源引脚相连，漏极与MCU相连，通过调整R1C1的时间常数来调整电容的充电时间，从而调整MOS管导通的时间。延时时间C=R*C，电阻R1单位是MΩ（兆欧），电容C1的单位是uF（微法）。也可以采用原理类似的芯片。

延时电路的延时时间为C，两排金手指VCC脚之间的距离为D1，第1排VCC金手指的长度为D2。模块插入的速度为V。可以计算出C的具体值：

D1+D2=V*C，即C=（D1+D2）/V，通过C可以计算电阻R1，电容C1的具体值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种光模块，其特征在于，包括

电路板、第一光芯片、第二光芯片及处理器，

所述电路板包括设置在不同层的第一电路及第二电路；

在所述电路板一侧边缘处，由所述一侧边缘向另一侧边缘延伸的方向，依次设置第二排金手指及第一排金手指；

所述第一排金手指的第一电源引脚通过所述第一电路与所述第一光芯片连接；

所述第二排金手指的第二电源引脚通过所述第二电路分别与所述第二光芯片及所述处理器连接，所述第二电路中包括延时供电电路；

所述第一电源引脚的延伸方向与所述第二电源引脚的延伸方向重合。

2.如权利要求1所述 的光模块，其特征在于，所述延时供电电路包括电阻、电容及场效应管，所述场效应管的源极分别与所述第二电源引脚及所述电阻的一端连接，所述场效应管的漏极与所述处理器连接，所述场效应管的栅极与所述电容的一端连接，所述电容的另一端与所述电阻的另一端连接。

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