CN201397230Y - Sfp光收发模块测试评估电路板 - Google Patents

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徐敏
常留勋
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Abstract

一种SFP光收发模块测试评估电路板，其特征在于：包括SFP光收发模块测试连接接口、一对高频差分信号输入接口、一对高频差分信号输出接口、两开关和两采样电阻、两电流监测芯片、A/D转换芯片、I/O串并转换器以及12C串行通信接口；所述两开关和两采样电阻中，一开关与一采样电阻串接于电源与所述模块发送器电源端子之间，另一开关与另一采样电阻串接于电源与所述模块接收器电源端子之间；本实用新型整合了电流监测和SFP光收发模块数据读写功能，从而测试时省却了可编程程控电源和数据采集卡，提高了测试稳定性和降低了测试成本。

Description

SFP光收发模块测试评估电路板
技术领域
本实用新型涉及一种用于SFP(Small Form-Factor Pluggable)光收发模块的测试评估装置，特别涉及该装置中的测试评估电路板。这种测试评估电路板整合了可编程程控电源的电流检测和数据采集卡的SFP光收发模块数据读写功能，保证了光收发模块与测试评估装置的数据交换。
背景技术
光纤通信是以激光为载体，以光纤作为传输媒介的通信方式，与电缆或者微波等电通信相比，光纤通信具有传输频带宽、信号串扰弱、抗电磁干扰、通信容量大、传输衰减小、传输距离远等优点。SFP光收发模块作为光电信号转换的接口器件，具有小型化、标准化、可热插拔和自诊断等特点，其技术实现难度比较大，须考虑复杂的信号完整性、可靠性、稳定性及电磁干扰等问题，因此出厂前需要对其进行很多项目的测试评估。
目前的SFP光收发模块测试评估装置如图1所示，由SFP光收发模块测试评估板、可编程程控电源、PC电脑主机、PC电脑主机中配设数据采集卡、光示波器、误码率分析仪BERT等组成，其中，SFP光收发模块测试评估板上仅设置被测SFP光收发模块的插接口、数据采信接口、电源接口、高频差分信号输入接口、高频差分信号输出接口以及I2C串行通信接口；而可编程程控电源用来检测光模块的电流，以评估电流大小及功率等有关技术指标；数据采集卡通过数据采信接口采集光模块的被测数据，评估相应技术指标，如MOD监测信号，用来检测光模块是否与测试评估装置连接；LOS监测信号，用来检测光信号是否有丢失；TX_Fault监测信号，用来检测光模块是否有故障；TX_Disable控制信号，用来控制TX端光输出的打开或关闭。现有的光模块测试评估装置需要可编程程控电源及数据采集卡与相关的测试设备仪器相结合，才能做光模块各项指标评估，现有技术中，SFP电流检测采用一台可编程程控电源测量电流参数，并通过GPIB(通用可编程接口GPIB--General Programmable InterfaceBUS)和PC机通信，光模块MOD、LOS、TX_Fault、TX_Disable监测信号及模块电源的开关控制是由数据采集卡采集与控制，这就需要给PC机配一块数据采集卡。目前这种测试评估装置典型方案所需的一台安捷伦的可编程直流电源、一根专用的GPIB线、美国国家仪器公司(NI)的数据采集卡和数据采集线，成本约为一万元人民币。不仅设备成本高，而且连接方式复杂。
另一方面，作为光模块测试评估装置的环境温度变化很大，往往在几分钟内其测试环境温度从-40℃到92℃，测试条件恶劣，容易造成测试评估装置电路干扰及故障。为此，如何有效克服环境温度变化所引起的现有测试装置电路干扰及故障，并整合可编程电源的电流监测和数据采集卡的SFP光收发模块数据读写功能，以提高测试稳定性和降低测试成本，是本实用新型研究的问题。
发明内容
本实用新型提供一种SFP光收发模块测试评估电路板，其目的是整合电流监测和SFP光收发模块数据读写功能，以省去可编程电源和数据采集卡，从而提高测试稳定性和降低测试成本。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种SFP光收发模块测试评估电路板，包括：
SFP光收发模块测试连接接口，该接口用于插接SFP光收发模块，该接口上具有一对高频差分信号输入端子、一对高频差分信号输出端子、模块发送器电源端子、模块接收器电源端子、电转光的故障告警端子、模块连接状态检测端子、光转电的光信号丢失告警端子、电转光的光输出允许控制端子、I2C串行通信端子；
一对高频差分信号输入接口，该一对高频差分信号输入接口与所述一对高频差分信号输入端子对应电连接，为SFP光收发模块提供发送端的输入电信号；
一对高频差分信号输出接口，该一对高频差分信号输出接口与所述一对高频差分信号输出端子对应电连接，为SFP光收发模块光接收信号转成电信号提供输出接口；
两开关和两采样电阻，这两开关和两采样电阻中，一开关与一采样电阻串接于电源与所述模块发送器电源端子之间，另一开关与另一采样电阻串接于电源与所述模块接收器电源端子之间；
两电流监测芯片，一者以同相输入端和反相输入端跨接于一采样电阻的两端，另一者以同相输入端和反相输入端跨接于另一采样电阻的两端；
A/D转换芯片，该A/D转换芯片的输入端口分别接两电流监测芯片的输出端；
I/O串并转换器，该I/O串并转换器的并行I/O端口接电转光的故障告警端子、模块连接状态检测端子、光转电的光信号丢失告警端子、电转光的光输出允许控制端子；
I2C串行通信接口，该I2C串行通信接口的端子接A/D转换芯片的串行输出端、I/O串并转换器的串行通信端以及SFP光收发模块测试连接接口的I2C串行通信端子。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1、上述方案中，所述两开关可以采用普通手动机械开关，也可采用电子开关器件；较佳是采用电子开关器件，将电子开关器件的控制端接串并I/O转换器的并行I/O引脚，即由PC机经I2C串行通信接口接入信号自动控制该电子开关器件的通断。最佳是采用N沟道场效应晶体管，其以漏极和源极作为两端串接于供电电源与端子之间，其栅极作为控制端。
2、上述方案中，所述电路板拆分为第一板和第二板，该第一板与第二板通过排线连接；所述SFP光收发模块测试连接接口、一对高频差分信号输入接口及一对高频差分信号输出接口布置于第一板上；而所述两开关、两采样电阻、两电流监测芯片、A/D转换芯片、I2C串行通信接口以及I/O串并转换器布置于第二板上。使用时，第一板与测试治具连接对其升降温，而第二板放置于远端，升降温对第二板上的各器件无影响，从而保证测试稳定，减少故障率。
3、上述方案中，所述电流监测芯片具体可采用的芯片型号举例有：INA168(美国TI公司)、INA138(美国TI公司)、MIC7300(麦瑞半导体)、SGM5841(圣邦微电子公司)、AD8210(美国Analog Devices公司)等等。
4、上述方案中，所述A/D转换芯片具体可采用的芯片型号举例有：美国MAXIM公司的MAX1239、MAX1236、MAX1237、MAX1238等。
5、上述方案中，所述I/O串并转换器是进行I2C协议串行和并行的输入输出转换的芯片，具体可采用的芯片型号举例有：PCA9555(飞利浦公司或美国TI公司)、PCA9554(飞利浦公司或美国TI公司)、TCA6408(美国TI公司)、CAT9534(Catalyst公司)等。
本实用新型工作原理是：使用时，参见附图2、3所示，在本实用新型电路板的SFP光收发模块测试连接接口JP3上插装上被测SFP光收发模块，并且，对本实用新型电路板接电，将I2C串行通信接口J1经通信总线与PC机连接，将一对高频差分信号输入接口TX+、TX-、一对高频差分信号输出接口RX+、RX-、被测SFP光收发模块上的光纤接口与外接设备(误码率分析仪BERT、光示波器等)连接成整套测试系统。参见附图3～7所示，PC机发出指令，通过I2C串行通信接口J1至I/O串并转换器U5，由I/O串并转换器U5转换后将信号输至N沟道场效应晶体管Q1、Q2的栅极，控制N沟道场效应晶体管Q1、Q2通断，从而被测SFP光收发模块的接收器电源端和发射器电源端得电与否由PC机控制。当被测SFP光收发模块的接收器电源端和发射器电源端得电工作时，电流流经采样电阻Rs1、Rs2，两电流监测芯片U3、U4分别从两采样电阻上Rs1、Rs2获得电压差并转化成电流输出，输出的电流再经外设电阻RL1、RL2转化成成电压，这两电压输入A/D转换芯片U6，A/D转换芯片U6将检测到的模拟量转成数字量输出经I2C串行通信接口J1至PC机，从而完成电流的检测。另一方面，被测SFP光收发模块的连接状态信号MOD、光转电的光信号丢失告警信号RX_LOS、电转光的故障告警信号TX_Fault、电转光的光输出控制TX_Disable的对应引脚，通过SFP光收发模块测试连接接口JP3上对应的端子接至I/O串并转换器U5，再由I/O串并转换器U5的串行通信端经I2C串行通信接口J1连接至PC机，从而达成PC机对被测SFP光收发模块数据读写通信功能。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：
1、由于本实用新型巧妙的利用I2C总线将被测SFP模块电流的测量和被测SFP模块相关标志信号的读写与控制结合在一块电路板上，其电路简单，接线方便，容易调试；
2、同样由于本实用新型巧妙的利用I2C总线将被测SFP模块电流的测量和被测SFP模块相关标志信号的读写与控制结合在一块电路板上，本实用新型不再需要专业且昂贵的可编程电源及数据采集卡，可以使用普通便携电源给本装置供电，使用方便，非常有效降低了成本。
3、由于本实用新型电路板拆分为第一板和第二板，将光模块测试部分和电路控制部分分开，用排线来连接，使模块评估测试在恶劣环境下不会对电路造成干扰和破坏，减少故障率。
附图说明
附图1为现有技术SFP光收发模块测试系统框图；
附图2为本实用新型外形立体结构示意图；
附图3为本实用新型SFP光收发模块测试系统框图；
附图4为本实用新型电流检测部分电路图；
附图5为本实用新型SFP光收发模块测试连接接口接线图；
附图6为本实用新型I/O串并转换器接线图；
附图7为本实用新型I2C串行通信接口接线图；
附图8为本实用新型供电电路部分电路图；
附图9为本实用新型指示灯部分电路图。
以上附图中：1、第二板；2、第一板；3、J3、电源接口；4、J4、电源接口；6、J1、I2C串行通信接口；7、排线；8、JP3、SFP光收发模块测试连接接口；9、光转电差分输出正端RX+；10、光转电差分输出负端RX-；11、电转光差分输入正端TX+；12、电转光差分输入负端TX-；13、D12、模块发送器电源指示灯；14、D13、模块接收器电源指示灯；15、D8、电转光的光输出指示灯；16、D9、被测SFP光收发模块的连接状态指示灯；17、D10、光转电的光信号丢失告警指示灯；18、D11、电转光的故障告警指示灯。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：参见附图2～7所示，
一种SFP光收发模块测试评估电路板，该电路板上设有：
SFP光收发模块测试连接接口8(JP3)，该接口用于插接SFP光收发模块，该接口具有一对高频差分信号输入端子18A、19A、一对高频差分信号输出端子13A、12A、模块发送器电源端子16A、模块接收器电源端子15A、电转光的故障告警端子2B、模块连接状态检测端子6B、光转电的光信号丢失告警端子8B、电转光的光输出允许控制端子3B以及I2C串行通信端子4B、5B；上述端子均对应于SFP光收发模块的引脚设计；
一对高频差分信号输入接口11、12(TX+、TX-)，该一对高频差分信号输入接口11、12(TX+、TX-)与所述一对高频差分信号输入端子18A、19A对应电连接，为SFP光收发模块提供发送端的输入电信号；
一对高频差分信号输出接口9、10(RX+、RX-)，该一对高频差分信号输出接口9、10(RX+、RX-)与所述一对高频差分信号输出端子13A、12A对应电连接，为SFP光收发模块光接收信号转成电信号提供输出接口；
两电子开关器件Q1、Q2和两采样电阻Rs1、Rs2，这两电子开关器件Q1、Q2和两采样电阻Rs1、Rs2中，一电子开关器件Q1与一采样电阻Rs1串接于电源VDD_IN与所述模块发送器电源端子16A之间，另一开关Q2与另一采样电阻Rs2串接于电源VDD_IN与所述模块接收器电源端子15A之间；所述电子开关器件Q1、Q2为N沟道场效应晶体管；
两电流监测芯片U3、U4，一者U3以同相输入端Vin+和反相输入端Vin-跨接于采样电阻Rs1的两端，另一者U4以同相输入端Vin+和反相输入端Vin-跨接于另一采样电阻Rs2的两端；所述电流监测芯片U3、U4具体为美国IT公司生产的型号为INA168的芯片；
A/D转换芯片U6，该A/D转换芯片U6的输入端口AN0、AN1分别接两电流监测芯片U3、U4的输出端OUT；所述A/D转换芯片U6具体为美国MAXIM公司生产的型号为MAX1239的芯片；
I/O串并转换器U5，该I/O串并转换器U5的并行I/O端口接电转光的故障告警端子2B、模块连接状态检测端子6B、光转电的光信号丢失告警端子8B、电转光的光输出允许控制端子3B；所述I/O串并转换器U5具体为飞利浦公司生产的型号为PCA9555的芯片；
I2C串行通信接口6(J1)，该I2C串行通信接口6(J1)的端子5、6对应接A/D转换芯片U6的串行输出端SDA、SCL、I/O串并转换器U5的串行通信端SDA、SCL以及SFP光收发模块测试连接接口的I2C串行通信端子4B、5B。
参见附图2所示，本实施例电路板拆分为第一板2和第二板1，该第一板2与第二板1通过排线7连接；所述SFP光收发模块测试连接接口8(JP3)、一对高频差分信号输入接口11、12(TX+、TX-)及一对高频差分信号输出接口9、10(RX+、RX-)布置于第一板2上；而所述两电子开关器件Q1、Q2、两采样电阻Rs1、Rs2、两电流监测芯片U3、U4、A/D转换芯片U6、I2C串行通信接口6(J1)以及I/O串并转换器U5布置于第二板1上。
并且，所述第二板1上还设有电源接口3(J3)、4(J4)以及一供电电路，供电电路如附图8所示，其中主要有一稳压芯片U1(型号LM1585)，以该供电电源提供供模块的电源VDD_IN和供各芯片工作电源的VCC。
在所述第一板2还设有6个LED指示灯的指示电路，用以指示测试工作状态，具体如附图9所示，由模块发送器电源指示灯13(D12)、模块接收器电源指示灯14(D13)、电转光的光输出指示灯15(D8)、被测SFP光收发模块的连接状态指示灯16(D9)、光转电的光信号丢失告警指示灯17(D10)、电转光的故障告警指示灯18(D11)以及一些电阻、反相器构成。
上述实施例中，具体芯片型号可有以下变化：
1、所述电流监测芯片具体可采用的芯片型号还可为：INA138(美国TI公司)、MIC7300(麦瑞半导体)、SGM5841(圣邦微电子公司)、AD8210(美国Analog Devices公司)等等。
2、所述A/D转换芯片具体可采用的芯片型号还可为：美国MAXIM公司的MAX1236、MAX1237、MAX1238等。
3、所述I/O串并转换器具体可采用的芯片型号还可为：PPCA9554(飞利浦公司或美国TI公司)、TCA6408(美国TI公司)、CAT9534(Catalyst公司)等。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1、一种SFP光收发模块测试评估电路板，其特征在于：包括：
SFP光收发模块测试连接接口，该接口用于插接SFP光收发模块，该接口上具有一对高频差分信号输入端子、一对高频差分信号输出端子、模块发送器电源端子、模块接收器电源端子、电转光的故障告警端子、模块连接状态检测端子、光转电的光信号丢失告警端子、电转光的光输出允许控制端子、I2C串行通信端子；
一对高频差分信号输入接口，该一对高频差分信号输入接口与所述一对高频差分信号输入端子对应电连接，为SFP光收发模块提供发送端的输入电信号；
一对高频差分信号输出接口，该一对高频差分信号输出接口与所述一对高频差分信号输出端子对应电连接，为SFP光收发模块光接收信号转成电信号提供输出接口；
两开关和两采样电阻，这两开关和两采样电阻中，一开关与一采样电阻串接于电源与所述模块发送器电源端子之间，另一开关与另一采样电阻串接于电源与所述模块接收器电源端子之间；
两电流监测芯片，一者以同相输入端和反相输入端跨接于一采样电阻的两端，另一者以同相输入端和反相输入端跨接于另一采样电阻的两端；
A/D转换芯片，该A/D转换芯片的输入端口分别接两电流监测芯片的输出端；
I/O串并转换器，该I/O串并转换器的并行I/O端口接电转光的故障告警端子、模块连接状态检测端子、光转电的光信号丢失告警端子、电转光的光输出允许控制端子；
I2C串行通信接口，该I2C串行通信接口的端子接A/D转换芯片的串行输出端、I/O串并转换器的串行通信端以及SFP光收发模块测试连接接口的I2C串行通信端子。
2、根据权利要求1所述的一种SFP光收发模块测试评估电路板，其特征在于：所述两开关均为电子开关器件，其控制端接串并I/O转换器的并行I/O引脚。
3、根据权利要求2所述的一种SFP光收发模块测试评估电路板，其特征在于：所述电子开关器件为N沟道场效应晶体管，其以漏极和源极作为两端串接于供电电源与端子之间，其栅极作为控制端。
4、根据权利要求1所述的一种SFP光收发模块测试评估电路板，其特征在于：所述电路板拆分为第一板和第二板，该第一板与第二板通过排线连接；所述SFP光收发模块测试连接接口、一对高频差分信号输入接口及一对高频差分信号输出接口布置于第一板上；而所述两开关、两采样电阻、两电流监测芯片、A/D转换芯片、I2C串行通信接口以及I/O串并转换器布置于第二板上。
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