光收发模块发射端电路原理介绍.pdf

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1、光收發模塊發射端電路原理介紹陳懷霈DC-Coupled 示意圖DC-Coupled 示意圖此輸出端為Open Collector結構此輸出端為Open Collector結構認識Ferrite Bead認識Ferrite Bead阻抗匹配電路；作為補償阻抗匹配電路；作為補償LD封裝結構所產生的寄生電感。封裝結構所產生的寄生電感。具有減少具有減少Overshoot與與Ringing的效果。的效果。Differential-Coupled 示意圖Differential-Coupled 示意圖這裏的這裏的Pull-Up電阻決定了推動後級負載的扇出能力，阻值必須謹慎挑選。電阻決定了推動後級負載的扇出

2、能力，阻值必須謹慎挑選。Matching Network用於阻抗匹配，應與用於阻抗匹配，應與L2選用相同之元件。選用相同之元件。阻尼電阻；阻值之選定應配合輸出阻抗。阻尼電阻；阻值之選定應配合輸出阻抗。各種耦合結構的特點各種耦合結構的特點 DC-Coupled 一般應用在1Gbps以下的電路設計，其特點為：結構簡單，容易設計，不需太過在意各個元件的高頻特性。使用之元件數量少，電路佈局較容易。Differential-Coupled 一般應用於 1Gbps 以上之電路設計，其特點為：可減少 Rising Edge 與 Falling Edge 的時間。讓眼圖線條變得更細緻。需整體評估各個使用元件的

3、高頻特性，電路的調試較為費時，不像 DC-Coupled 那麼簡單易用。使用之元件數量較多，整體消耗功率較大。電路佈局的注意事項電路佈局的注意事項 LD至LD Driver之間的信號路徑愈短愈好。所有的Vcc端點，都應放置100nF的去耦合電容。利用導孔（Via Hole）將所有的Vcc與GND以最短路徑，引入多層板內的電源層與接地層。IC本體下方若有Thermal Pad，應在電路板的對應黏接處切割成數個小平面，並利用導孔，使其與接地層平面相通。對於電路特性而言，屬於相同電位的節點，應讓它們之間彼此連接，並與其他性質的節點予以區隔。例如：上頁中的VLD與Vcc 接地平面與電源平面應儘量靠近板

4、邊，避免TO-CAN型元件與焊盤之間產生寄生電感。如下圖所示.電路佈局的注意事項電路佈局的注意事項由於接地層沒有連接到板邊，造成由於接地層沒有連接到板邊，造成TO-CAN型元件的金屬接腳形成寄生電感，並劣化眼圖。型元件的金屬接腳形成寄生電感，並劣化眼圖。應比照上方的接地層，將電源層的邊界擴展到板邊，減少寄生電感發生的機率。應比照上方的接地層，將電源層的邊界擴展到板邊，減少寄生電感發生的機率。阻抗匹配電路的配接型式(1)阻抗匹配電路的配接型式(1)阻抗電路佈局的配接型式(2)阻抗電路佈局的配接型式(2)Ferrite Bead 的基本觀念(1)Ferrite Bead 的基本觀念(1)Ferri

5、te Bead 在電路中常用來當做電源濾波之用，也就是說：對於低頻的直流信號而言，呈現極低的阻抗；但對於特定的高頻交流信號或電源夾帶的雜訊而言，則呈現高阻抗的狀態。Ferrite Bead 的等效電路如右所示：對於 Ferrite Bead 而言，其行為模式可歸納為：當系統處於低頻的環境下，Ferrite Bead 的性質會趨近於電感。當系統頻率升高，Ferrite Bead 所呈現的性質就不再是電感，而會趨近於電阻。並且，將傳輸線上的雜訊，轉換成熱能的型式予以散失。Ferrite Bead 的基本觀念(2)Ferrite Bead 的基本觀念(2)如何選擇適用的Ferrite Bead，主要有三個評估項目：DC Resistance（Maximum）AC Impedance（at 100MHz or specific frequency）Rated Current（mA）設計者應考量的重點：傳輸線上所能容忍的最大電流是多少？能夠容忍最大的直流壓降是多少？（Bead 的直流電阻愈大，其所生成的壓降也愈大）欲濾除雜訊的頻段為何？以右圖為例，黑色曲線適用於低頻系統；紅色曲線適用於高頻系統。紅色曲線的阻抗最大點所對應的頻率，比黑色曲線要來得高，因此，能達到較好的高頻濾除雜訊成效。