一种CSFP光模块的研究和实现

发布时间：2017-09-20 19:04

  本文关键词：一种CSFP光模块的研究和实现

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【摘要】：随着互联网应用的发展,人们对带宽的追求不断提高。随着芯片制造工艺的进步,相同逻辑的芯片在尺寸变小的同时功耗也在降低。在这些背景下通讯领域对于光模块小封装高密度的需求也越来越高。为此,部分光模块厂商和设备商联合成立了CSFP联盟。此联盟提出一种新型的CSFP光模块,该光模块在原有SFP封装尺寸的基础上实现了两个SFP光模块的功能,具有广泛的市场应用前景。本文设计开发了一款基于CSFP标准的光模块,包括定义了产品的功能,分析了功耗、传输速率以及传输距离等参数的需求,根据分析完成了电路方案探讨、硬件设计、软件设计及调试测试。为了提高单路开关控制的便捷性,本文采用可以独立开关单个通道电源的软件接口设计方案。但当进行单个通道电源开关操作时,会导致PCB上的耗散功率产生较大变化,该变化则会对另外一个正在工作的激光器的监控温度产生较大影响。为了消除监控上的偏差本文详细讲解了该光模块热源和热阻的模型,分析计算了功耗阶跃突变导致的监控温度的响应公式,然后提出并实现了一种解决此激光器监控温度问题的软件算法。最后对光模块的激光器监控温度指标进行了测试,验证了热阻模型的适应性和软件处理算法的效果。测试结果表明：热阻模型与实际测试数据吻合度高,提出的软件处理算法可以有效地提高激光器温度监控的精度。虽然算法采用定点数运算,但累计误差在6%以内,可以满足精度要求。利用此算法对双通道光模块中激光器的温度进行精确补偿,为实现CSFP光模块的单路开关便捷性奠定了基础。
【关键词】：CSFP光模块 温度监控 热阻 阶跃响应
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.1
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 缩略语11-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 光模块的发展现状13
• 1.3 CSFP介绍13-14
• 1.4 论文大纲14-16
• 第二章 背景技术及难点介绍16-25
• 2.1 光模块的基本原理16-19
• 2.1.1 温度对激光器特性的巨大影响17-19
• 2.1.2 网管协议对温度指标的监控要求19
• 2.2 传统光模块激光器温度监控原理19-22
• 2.2.1 光模块机械结构和热量的传导19-21
• 2.2.2 典型MCU集成的温度传感器的现状21-22
• 2.3 CSFP光模块的激光器温度监控难点22-24
• 2.3.1 单通道关闭功能22-23
• 2.3.2 热源开关变化及温度差的影响23
• 2.3.3 高密度的热量增加对监控的影响23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 CSFP光模块的实际设计实现25-49
• 3.1 电路总体方案25-28
• 3.1.1 激光器功率驱动芯片选型26-27
• 3.1.2 MCU选型27-28
• 3.2 电路原理图设计28-33
• 3.2.1 主原理图设计28-29
• 3.2.2 NT25L90部分原理图设计29-30
• 3.2.3 单片机IO分配30-31
• 3.2.4 单通道电源控制电路31-33
• 3.3 软件概要设计33-37
• 3.3.1 软件架构33-34
• 3.3.2 功能模块列表34-35
• 3.3.3 系统主流程35-36
• 3.3.4 温度监控数据流图36-37
• 3.4 软件详细设计37-47
• 3.4.1 对外接口的设计37-39
• 3.4.2 激光器驱动器的驱动程序39-40
• 3.4.3 按通道关闭功能的实现40-41
• 3.4.4 功耗阶跃变化情况下的温度响应模型41-43
• 3.4.5 功耗阶跃变化情况下的温度响应监控处理算法43-46
• 3.4.6 精确时间等待同步模块46-47
• 3.5 产品效果图47
• 3.6 本章小结47-49
• 第四章 性能测试及数据分析49-54
• 4.1 常规发光指标测试49
• 4.2 功耗阶跃跳变情况下的温度监控测试49-52
• 4.2.1 温度传感器的温度49-51
• 4.2.2 激光器的温度响应51-52
• 4.3 基于阶跃响应的算法处理后的激光器温度监控精度52
• 4.4 定点数对基于阶跃响应的软件算法的影响52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 总结54-56
• 参考文献56-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间发表的成果60-61
• 附件61

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1 林青合;一种CSFP光模块的研究和实现[D];山东大学;2016年

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本文编号：889834