深圳市组创微电子有限公司
销售部:15338833908采购部:0755-8299 4126行政部:0755-8299 4126
咨询电话
0755-8299 4141

硬件开发

光突发模块PCB设计


基于光突发模块PCB设计的EMI研究

随着突发模式数据传输广泛应用于光传输系统中,光突发模块产品具有广阔的市场前景,国内外许多厂商都开始注重于产品的研发和生产。光突发模块作为EPO N光网络中的器件核心,实现O/E转换,具有独立发射驱动和接收放大电路。随着集成电路工艺的发展,电子设备组件的工作速度越来越快,高速信号处理的成为PCB电路板的设计成功与否的关键,电磁兼容性设计(EM C)不当会导致传输的信号完整性问题;好的高速PCB板设计能够提升信号的品质,降低电磁干扰(EM I)和设计复杂度,节约成本。

一、光收发模块中芯片选择

常用的光收发模块芯片有以下四种。①MAX3656-激光驱动电路。MAX3656为突发模式激光驱动器,工作在数据速率155 Mbps~2.5 Gbps。MAX3656激光驱动器和激光二极管之间直流耦合,工作于最低至+3.0 V单电源电压。

②MAX3747-限幅放大器。该器件与Marcel Semiconductor,Inc的SY88993V引脚兼容,能够接受宽范围的输入电压,并提供边缘速度受控的恒电平、电流模式逻辑输出电压。

③MAX3872多速率时钟和数据恢复。为内置限幅放大器的紧凑的、多速率时钟恢复和数据恢复芯片,适用于OC-3、OC-12、OC-24、OC-48、带FEC SONET/SDH的OC-48以及千兆位以太网等应用。

④MAX3654-47~870 MHz模拟CATV互阻放大器。MAX3654模拟互阻放大器设计用于光纤到户网络的CATV应用,可用于放大PON中的47~870 MHz副载波复用信号。

二、高速数字PCB信号完整性分析及电磁兼容设计

由于大规模集成电路开关速度的提高和高速数字PCB板密度增加,信号完整性势必成为在进行高速数字PCB设计时必须考虑的关键问题之一。一般来说,引起信号完整性的问题因素主要是元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局以及高速信号线的布线等。根据设计的规范,在设计过程中,主要考虑以下的电磁兼容性设计要求:延时;反射;同步切换噪声;串扰;过冲和下冲;振荡、信号振荡和环绕振荡;地电平反弹噪声。

三、高速电路PCB板的常见电磁干扰及干扰模式

干扰源、干扰途径及敏感设备是形成EMI的三要素,在高速电路PCB板设计时,电磁兼容性设计主要围绕三要素展开。对于一个高速电路PCB板而言,常见的电磁干扰主要包括以下4种:①电源噪声干扰。②地线噪声干扰。③高频器件本身辐射的电磁干扰。④信号传输线串扰。

通过分析形成EMI的基本三要素,可以综合考虑高速电路P CB的整体设计思路。首先,P C B板的尺寸决定了元器件在板上的位置,P C B板的尺寸大小直接影响了EMI产生的可能性。其次,对于特殊元器件的位置应该优先考虑和确定。最后,在保证信号电路流向的一致性的条件下,区分电路功能单元,合理设计各个功能区的大小。

通常,高速电路P C B板的电磁干扰主要有以下4种干扰模式:①传导耦合干扰。②串音干扰。③辐射耦合干扰。④不匹配线的辐射干扰。为了使高速电路P C B板的设计满足EMC要求,提高光传输系统的抗电磁干扰性能,必须采取相应的措施来应对高速电路P C B板的元器件和线路的密集度的增加,从而提高光传输系统的可靠性和稳定性。减少对外电磁辐射和提高抗电磁干扰的能力是EMC的关键,而合理的布局和布线是设计的重中之重。在实际的设计中,应该根据设计的要求和设计规范,采用合理的抗电磁扰措施,做出全面而综合的考虑,才能设计出具有良好EMC性能的高速电路P C B板。

四、高速光突发模块PCB板中电路布局及系统测试

高速电路P C B板布局的基本原则如下:①考虑电路元器件在高频工作条件下的分布参数,所有元器件应当在P C B板上均匀、整齐、紧凑地排列,尽量减少和缩短各元器件之间的引线长度。②模拟电路应与数字电路隔开,消除数字信号对模拟信号易的干扰。③合理安排时钟电路的位置。时钟电路不能和信号线直连,安放在P C B板的中心位置并接地。光突发模块电路的布局,可从以下4个方面来进行考虑:①激光器MA X 3 6 5 6及接插件的位置由S F P-MS A规范规定预先设置,激光器和驱动器尽可能的靠近。②限幅放大器MA X 3 7 4 7的位置尽可能的和后端主放大芯片MA X 3 7 4 8接近,保证信号走向和放大的信号的正确接收,并且最大程度的减少干扰。③时钟和数据恢复电路MA X 3 8 7 2,应该安放在中心位置并可靠接地。④MAX3654-47~870 MHz模拟CATV互阻放大器作为功能模块区可以考虑合并处理。

首先,对封装元器件库进行扩充,以满足布局布线设计的需要;然后,利用相关软件直接调用元器件封装符号,完成电路初步的布局布线设计。在大部分元器件布局初步确定后,通常还要进行布线前和布线后的仿真分析。布线前的仿真分析主要是确定关键信号的走线的长度,阻抗匹配与否等,结合延时、反射和噪声等影响信号完整性仿真分析结果进行反复调整,从系统的角度来尽可能的确保信号完整性,输入信号的相对延时不能超过0.2 ns。

在高速PCB板设计中,EMI的设计必须符合EMC的设计要求。要衡量系统的EMC设计质量,就必须首先进行精确的EMI测试。测试中,应该以频域为基础使用测量仪器,测试方法要严格遵守各类标准。频谱分析仪作为测试设备,可对整个模块上的元器件进行全方位的立体测试,可显示电磁辐射的整体状况。根据设计尺寸加工成印制电路板,进行贴片和焊接装配,对电路板EMI调试;将电路板装配进光模块的小型封装外壳;最后对光模块进行测试。

结语

本文基于光突发模块PCB中的电磁干扰为研究课题,分析了电磁干扰产生的机理,对模块中对各个芯片的做出了简要的介绍。对由高速引起的信号完整性进行了分析,并提供了相关的设计参考及原则。

以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的基于光突发模块PCB设计的EMI研究详情。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商:松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。

使用该技术的解决方案

  • 返回顶部