Па меры таго, як тэхналогія аптычнай сувязі прасоўваецца да больш высокіх хуткасцей, большай шчыльнасці і меншага энергаспажывання, стабільнасць і анты{0}}перашкоды тактавых сігналаў сталі ключавымі для агульнай прадукцыйнасці сістэмы. Дыферэнцыяльныя крышталёвыя генератары з іх унікальным механізмам перадачы сігналу ўсё часцей становяцца асноўнымі крыніцамі тактавага сігналу ў аптычных модулях, такіх як аптычныя прыёмаперадатчыкі 400G/800G.
I. Патрабаванні да гадзінніка і праблемы ў аптычных модулях сувязі
У аптычных сістэмах сувязі аптычныя модулі адказваюць за эфектыўнае пераўтварэнне электрычных сігналаў у аптычныя. Ключавыя кампаненты, такія як лазерныя драйверы, TIA і схемы CDR, прад'яўляюць строгія патрабаванні да тактавых сігналаў:
Нізкі фазавы шум і дрыгаценне: Высо-перадача сігналу хуткасці (напрыклад, 56 Гбіт/с PAM4, 112 Гбіт/с NRZ) патрабуе, каб дрыганне было ніжэй за 100 фс (фемтасекундны ўзровень), каб прадухіліць павелічэнне частаты бітавых памылак (BER).
Устойлівасць да электрамагнітных перашкод: у складаным электрамагнітным асяроддзі модуляў высокай-шчыльнасці аднакантовыя-тактавыя сігналы схільныя да крыжаваных перашкод.
Тэмпературная стабільнасць: Модулі павінны падтрымліваць стабільнасць частоты (±2,5 праміле або лепш) у шырокім дыяпазоне тэмператур (ад -40 градусаў да 85 градусаў).
II. Тэхнічныя перавагі дыферэнцыяльных кварцавых генератараў
У параўнанні з аднаканцовымі асцылятарамі, дыферэнцыяльныя кварцавыя генератары выдаюць пару інвертаваных па фазе дыферэнцыяльных сігналаў (напрыклад, LVDS, LVPECL), якія значна паляпшаюць прадукцыйнасць сістэмы:
Палепшаная барацьба з-перашкодамі
Адхіленне -шуму агульнага рэжыму: дыферэнцыяльныя прымачы ліквідуюць шум -агульнага рэжыму (напрыклад, ваганні магутнасці і электрамагнітныя перашкоды) шляхам аднімання.
Зніжэнне электрамагнітнага выпраменьвання: сіметрычныя шляхі сігналу кампенсуюць электрамагнітныя палі, памяншаючы выпраменьванне прыблізна на 20 дБ.
Аптымізаваная цэласнасць сігналу
Высокая хуткасць нарастання: больш хуткія пераходы краёў скарачаюць час нарастання і спаду, што вельмі важна для інтэрфейсаў SerDes 56 Гбіт/с+.
Адпаведнасць імпедансу: дыферэнцыяльныя рыскі па сваёй сутнасці супадаюць з імпедансам 100 Ом, што спрашчае канструкцыю друкаванай платы.
Нізкае энергаспажыванне
Дыферэнцыяльныя асцылятары на аснове LVDS- спажываюць на 60–70% менш энергіі, чым аднакантовыя-аднасныя, адпавядаючы стандартам-нізкай магутнасці, такім як QSFP-DD.
III. Тыповыя прымянення ў аптычных модулях
Высока-хуткасная крыніца тактавага сігналу SerDes
Ужыванне: забяспечвае эталонныя тактавыя частоты для мадулятараў PAM4 і схем CDR.
Прыклад: у модулях 100G/400G выкарыстоўваюцца дыферэнцыяльныя асцылятары 156,25 МГц або 312,500 МГц з<50 fs RMS jitter (integrated over 12 kHz–20 MHz).
Шмат{0}}канальная сінхранізацыя
Ужыванне: фазавая сінхранізацыя ў шмат-канальных модулях (напрыклад, CFP2/QSFP-DD).
Ключавая тэхналогія: шмат{0}}выхадныя дыферэнцыяльныя асцылятары (напрыклад, 4-канальны LVDS) мінімізуюць перакос да ±50 пс.
Тэмпературная кампенсацыя
Дыферэнцыяльны TCXO: аб'ядноўвае датчыкі тэмпературы і алгарытмы кампенсацыі для дасягнення стабільнасці частоты ±2,5 праміле пры тэмпературы ад -40 да 85 градусаў.
IV. Тэндэнцыі ў галіны і рэкамендацыі па выбары
Тэхналагічныя тэндэнцыі
Больш высокія частоты: асцылятары 224 ГГц цяпер падтрымліваюць аптычныя модулі 1,6 Т.
Мініяцюрізацыя: 2520 пакетаў (2,5×2,5 мм) замяняюць пакеты 5032/7050 для CPO (Co-Packaged Optics).
Інтэграцыя: асцылятары з убудаванымі-фільтрамі магутнасці і пашыраным спектрам зніжаюць складанасць схемы.
Асноўныя крытэрыі выбару (прамысловы клас)
|
Параметр |
Тыповыя патрабаванні |
|
Дыяпазон частот |
10–3000 МГц |
|
Стабільнасць частоты |
±25 праміле |
|
Дрыганне фазы |
<100 fs RMS (12k–20M) |
|
Тып вываду |
LVDS/LVPECL/HCSL |
|
Працоўная тэмпература |
-40 градусаў да +105 градусаў |
|
Энергаспажыванне |
<80 mW (LVDS) |
Мадэлі Hangjing: 1532C6-156.250K18DTSTL, 1553D-156.250K33DTSTL, 1575C-156.250K33DTSTL, 1532D-312.500J33DTL, 1553D-312.500K33DTL.
Патрабаванні да высокай-стабільнасці/высокай-дакладнасці
TCXO (LVDS/LVPECL): серыя TC32D6/TC32P6/TC53H8 ад Hangjing адпавядае строгім патрабаванням:
|
Параметр |
Тыповыя патрабаванні |
|
Дыяпазон частот |
10–3000 МГц |
|
Дакладнасць частаты |
±1,0 праміле |
|
Стабільнасць |
±2,5 праміле пры -40 градусаў да +85 градусаў |
|
Дрыганне фазы |
<100 fs RMS (12k–20M) |
|
Тып вываду |
LVDS/LVPECL |
|
Працоўная тэмпература |
-40 градусаў да +85 градусаў |
|
Энергаспажыванне |
<80 mW (LVDS) |
Для атрымання-дыферэнцыяльных асцылятараў з высокай прадукцыйнасцю, калі ласка, звярніцеся да інжынераў Hangjing па індывідуальных рашэннях.
Заключэнне
Дыферэнцыяльныя кварцавыя генератары з іх устойлівасцю да электрамагнітных памех, нізкім дрыгаценнем і перавагамі інтэграцыі з'яўляюцца важнымі ў высоках-аптычных модулях. Па меры прасоўвання аптычнай сувязі ў эпоху 800G/1.6T дыферэнцыяльная тэхналогія будзе працягваць пашыраць межы прадукцыйнасці галіны.
