CN110995360A - 基于10g epon onu bob光模块的接收端硬脚连接电路 - Google Patents

基于10g epon onu bob光模块的接收端硬脚连接电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，包括CPU模块、PMD模块和BOSA模块，所述CPU模块通过差分线连接所述PMD模块，所述PMD模块通过差分线连接所述BOSA模块；其中，还包括升压模块，所述PMD模块的输出端分别通过APD的PWM走线和FB走线与所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端通过APD的BIAS走线与所述BOSA模块接收端连接，且所述BOSA模块的RX+管脚和RX‑管脚均通过差分线与所述PMD模块的输入端连接。本发明通过多种优化APD的PWM和FB走线、缩短差分线长度并做阻抗控制、BOSA模块的接收端电路单独供电等方式使光器件接收端TO46金脚不通过柔性电路板，而是直接与PCB相连，并且灵敏度和误码率水平不差于使用柔性电路板连接的电路，降低生产工艺难度和物料成本。

Description

基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路。
背景技术
10G EPON参照标准IEEE 802.3av进行设计，现阶段10G EPON已经有不少应用，全球现网部署的10G EPON已经初具规模，其中大部分集中在中国。中国电信已经进行了多次10G EPON的性能测试，10G EPON设备已成熟，互通性已具备，可以在FTTB应用场景下开始商用，并且用户MDU成本仅提高了5％～20％，带宽提高了10倍，每M带宽成本大幅下降。
应用于10G PON网络的家庭网关(ONU)产品由于在下行方向使用了10.3125Gbps传输速率，同时为了提高光信号增益，业内普遍采用雪崩光电二极管(APD)，相比于EPON的1.25Gbps传输速率，10G EPON对硬件设计提出更高要求。目前市场主流的设计方案是使用柔性电路板(FPC)进行连接以降低阻抗不匹配对高速信号造成的影响；但使用柔性电路板保证产品性能的同时也带来了诸多问题，比如加工难度较高，难以实现较高程度的自动化生产，并且物料成本较高。
因此，需要一种基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路。
发明内容
本发明目的在于提供基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，用于解决现有技术中的问题，如：目前市场主流的设计方案是使用柔性电路板(FPC)进行连接以降低阻抗不匹配对高速信号造成的影响；但使用柔性电路板保证产品性能的同时也带来了诸多问题，比如加工难度较高，难以实现较高程度的自动化生产，并且物料成本较高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，包括CPU模块、PMD模块和BOSA模块，所述CPU模块通过差分线连接所述PMD模块，所述PMD模块通过差分线连接所述BOSA模块；
其中，还包括升压模块，所述PMD模块的输出端分别通过APD的PWM走线和FB走线与所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端通过APD的BIAS走线与所述BOSA模块接收端连接，且所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚均通过差分线与所述PMD模块的输入端连接。
在上述方案中，ONU接收到光数据信号后，BOSA模块通过内部的光电二极管(或雪崩二极管APD)转换为电流信号，输入到前置放大器(跨阻放大器)进行放大为电压信号，前置放大器具备AGC功能(自动增益控制)，对于输入光功率较小的光信号转换后的小幅度电流信号采用大增益的放大倍数，而对于输入光功率较大的光信号转换后的大幅度电流信号采用小增益的放大倍数，从而使其输出的电压信号幅度波动大小“等于”输入光信号功率的波动幅度。PMD模块的主放大器接收经前置放大器放大后的信号进行二级放大，然后PMD模块输出解调电数据信号到CPU模块。(限幅放大器LA：把TIA输出不同幅度的模拟电压信号处理成等幅度的数字信号，同时ONU在有强光输入的时候，PMD模块输出电信号能够维持在一定值上，处于限幅状态)。
优选的，所述BOSA模块的接收端采用单独电源供电。
在上述方案中，由于高速信号对干扰的响应非常敏感，设备正常工作是一种持续的状态，各个功能模块通过同一个电源供电，在此过程中各个模块之间会产生相应的噪声，为了尽量减小设备其他模块对10G APD的影响，在PCB上的BOSA模块接收端采用单独电源供电，以此来隔离其他噪声的干扰。
优选的，对所述BOSA模块的接收端的取电线路进行缩短拉直。
在上述方案中，通过将所述BOSA模块的接收端的取电线路进行缩短拉直处理，避免产生多余的噪声干扰。
优选的，所述BOSA模块的接收端在PCB上的接地电极为单独分隔出来的接地电极。
在上述方案中，由于高速信号对干扰的响应非常敏感，设备正常工作是一种持续的状态，各个功能模块通过接入地平面导走多余电信号，在此过程中地电平通常会频繁处于收到噪声/泄放噪声的状态切换中，为了尽量减小设备其他模块对10G APD的影响，在PCB上单独划出地平面用于述BOSA模块的接收端电路的接地，以此来隔离其他噪声的干扰。
优选的，将所述APD的PWM走线和FB走线缩短拉直。
在上述方案中，使所述APD的PWM走线和FB走线远离光器件，避免所述APD的PWM走线和FB走线与光器件之间产生多余干扰噪声。
优选的，将连接所述PMD模块的输入端与所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚的差分线对进行缩短，并做相应的阻抗控制。
优选的，还包括EEPROM模块，所述EEPROM模块与所述PMD模块双向连接。
优选的，还包括电源模块，所述电源模块用于给所述CPU模块、PMD模块、BOSA模块、升压模块和EEPROM模块供电。
本发明的有益技术效果是：由于应用于10G EPON ONU的光器件接收端芯片通常采用TO46型同轴封装工艺，金属管脚与PCB焊盘相连接的位置在10Gbps工作速率下会产生较多的寄生参数导致接收灵敏度下降并增加出现误码的概率，故业内现有做法是采用柔性电路板(FPC)连接TO46的金脚PCB。但是，使用柔性电路板保证产品性能的同时也带来了诸多问题，比如加工难度较高，难以实现较高程度的自动化生产，并且物料成本较高。本方案通过多种优化APD的PWM和FB走线、缩短差分线长度并做阻抗控制、BOSA模块的接收端电路单独供电等方式使光器件接收端TO46金脚不通过柔性电路板，而是直接与PCB相连，并且灵敏度和误码率水平不差于使用柔性电路板连接的电路，降低生产工艺难度和物料成本。
附图说明
图1显示为本发明的一个实施例的电路结构示意图。
图2显示为本发明的一个实施例的BOSA模块接收端在PCB上的接地电极为单独分隔出来的接地电极示意图。
图3显示为本发明的一个实施例的BOSA模块的接收端的取电线路、及连接所述PMD模块的输入端与所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚的差分线示意图。
图4显示为本发明的一个实施例的连接所述PMD模块的输入端与所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚的差分线对示意图。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-4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做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。
实施例：
如图1所示，基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，包括CPU模块、PMD模块和BOSA模块，所述CPU模块通过差分线连接所述PMD模块，所述PMD模块通过差分线连接所述BOSA模块；
其中，还包括升压模块，所述PMD模块的输出端分别通过APD的PWM走线和FB走线与所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端通过APD的BIAS走线与所述BOSA模块接收端连接，且所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚均通过差分线与所述PMD模块的输入端连接。
在上述方案中，ONU接收到光数据信号后，BOSA模块通过内部的光电二极管(或雪崩二极管APD)转换为电流信号，输入到前置放大器(跨阻放大器)进行放大为电压信号，前置放大器具备AGC功能(自动增益控制)，对于输入光功率较小的光信号转换后的小幅度电流信号采用大增益的放大倍数，而对于输入光功率较大的光信号转换后的大幅度电流信号采用小增益的放大倍数，从而使其输出的电压信号幅度波动大小“等于”输入光信号功率的波动幅度。PMD模块的主放大器接收经前置放大器放大后的信号进行二级放大，然后PMD模块输出解调电数据信号到CPU模块。(限幅放大器LA：把TIA输出不同幅度的模拟电压信号处理成等幅度的数字信号，同时ONU在有强光输入的时候，PMD模块输出电信号能够维持在一定值上，处于限幅状态)。
优选的，所述BOSA模块的接收端采用单独电源供电。
在上述方案中，由于高速信号对干扰的响应非常敏感，设备正常工作是一种持续的状态，各个功能模块通过同一个电源供电，在此过程中各个模块之间会产生相应的噪声，为了尽量减小设备其他模块对10G APD的影响，在PCB上的BOSA模块接收端采用单独电源供电，以此来隔离其他噪声的干扰。
如图3所示，优选的，对所述BOSA模块的接收端的取电线路进行缩短拉直。
在上述方案中，通过将所述BOSA模块的接收端的取电线路进行缩短拉直处理，避免产生多余的噪声干扰。
如图2所示，优选的，所述BOSA模块的接收端在PCB上的接地电极为单独分隔出来的接地电极。
在上述方案中，由于高速信号对干扰的响应非常敏感，设备正常工作是一种持续的状态，各个功能模块通过接入地平面导走多余电信号，在此过程中地电平通常会频繁处于收到噪声/泄放噪声的状态切换中，为了尽量减小设备其他模块对10G APD的影响，在PCB上单独划出地平面用于述BOSA模块的接收端电路的接地，以此来隔离其他噪声的干扰。
如图3所示，优选的，将所述APD的PWM走线和FB走线缩短拉直。
在上述方案中，使所述APD的PWM走线和FB走线远离光器件，避免所述APD的PWM走线和FB走线与光器件之间产生多余干扰噪声。
如图4所示，优选的，将连接所述PMD模块的输入端与所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚的差分线对进行缩短，并做相应的阻抗控制。
优选的，还包括EEPROM模块，所述EEPROM模块与所述PMD模块双向连接。
优选的，还包括电源模块，所述电源模块用于给所述CPU模块、PMD模块、BOSA模块、升压模块和EEPROM模块供电。
综上所述，由于应用于10G EPON ONU的光器件接收端芯片通常采用TO46型同轴封装工艺，金属管脚与PCB焊盘相连接的位置在10Gbps工作速率下会产生较多的寄生参数导致接收灵敏度下降并增加出现误码的概率，故业内现有做法是采用柔性电路板(FPC)连接TO46的金脚PCB。但是，使用柔性电路板保证产品性能的同时也带来了诸多问题，比如加工难度较高，难以实现较高程度的自动化生产，并且物料成本较高。本方案通过多种优化APD的PWM和FB走线、缩短差分线长度并做阻抗控制、BOSA模块的接收端电路单独供电等方式使光器件接收端TO46金脚不通过柔性电路板，而是直接与PCB相连，并且灵敏度和误码率水平不差于使用柔性电路板连接的电路，降低生产工艺难度和物料成本。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，包括CPU模块、PMD模块和BOSA模块，所述CPU模块通过差分线连接所述PMD模块，所述PMD模块通过差分线连接所述BOSA模块；
其中，还包括升压模块，所述PMD模块的输出端分别通过APD的PWM走线和FB走线与所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端通过APD的BIAS走线与所述BOSA模块接收端连接，且所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚均通过差分线与所述PMD模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，所述BOSA模块的接收端采用单独电源供电。
3.根据权利要求2所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，对所述BOSA模块的接收端的取电线路进行缩短拉直。
4.根据权利要求1所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，所述BOSA模块的接收端在PCB上的接地电极为单独分隔出来的接地电极。
5.根据权利要求1所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，将所述APD的PWM走线和FB走线缩短拉直。
6.根据权利要求1所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，将连接所述PMD模块的输入端与所述BOSA模块的RX+管脚和RX-管脚的差分线对进行缩短，并做相应的阻抗控制。
7.根据权利要求1所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，还包括EEPROM模块，所述EEPROM模块与所述PMD模块双向连接。
8.根据权利要求1所述的基于10G EPON ONU BOB光模块的接收端硬脚连接电路，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块用于给所述CPU模块、PMD模块、BOSA模块、升压模块和EEPROM模块供电。
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