SFP+_光模块测试指导

SFP+与SFP、XFP的区别10G模块经历了从300Pin，XENPAK，X2，XFP的发展，最终实现了用和SFP一样的尺寸传输10G的信号，这就是SFP+。SFP凭借其小型化低成本等优势满足了设备对光模块高密度的需求，从2002年标准推了，到2010年已经取代XFP成为10G市场主流。SFP+光模块优点：1、SFP+具有比X2和XFP封装更紧凑的外形尺寸(与SFP尺寸相同）；2、可以和同类型的XFP,X2,XENPAK直接连接；3、成本比XFP,X2,XENPAK产品低。SFP+和SFP的区别：1、SFP和SFP+外观尺寸相同；2、SFP协议规范：IEEE802.3、SFF-8472；SFP+和XFP的区别：1、SFP+和XFP都是10G的光纤模块，且与其它类型的10G模块可以互通；2、SFP+比XFP外观尺寸更小；3、因为体积更小SFP+将信号调制功能，串行/解串器、MAC、时钟和数据恢复(CDR)，以及电子色散补偿(EDC)功能从模块移到主板卡上；4、XFP遵从的协议：XFPMSA协议；5、SFP+遵从的协议：IEEE802.3ae、SFF-8431、SFF-8432；6、SFP+是更主流的设计。3、SFP+协议规范：IEEE802.3ae、SFF-8431、SFF-8432。一、目的高质量的完成维修任务，保证模块能及时完成交付。二、适用范围SFP6G生产模块三、产品测试连接图装备测试连接图测试原理:信号发生器的输出信号经过RFSpliter（射频分路器）分成两路，一路给待测模块发射端，另外一端给光源。待测模块发出的光信号给示波器进行相关参数（光功率、消光比、交叉点等）的测试。光源发出的光信号进过衰减器，再通过50:50光分路器，一路给光功率计，另外一路给被测模块接收端进行灵敏度测试。四、模块功能介绍4.1、简要说明模块在系统中的位置、作用、采用的标准SFP6G光模块用于无线产品（模块主要使用在中国的3G业务上），为6Gbps可插拔收发一体的SFP光模块，可插在使用6G单板上，该版本可应用于无线TD系统中，完成6G信号的光/电和电/光转换，同时还完成模块自身的性能上报等功能。4.2、模块功能描述发射电信号通过20pin金手指进入模块内部，经过激光驱动器（GN1153B）转换成驱动电流来驱动DFB激光器（TOSA）从而在激光器上产生随信号变化而强弱的光信号；同时TOSA的PD-CATHODE（背光阴极）反馈给PD-MON，MCU进行时时监控背光变化，通过DA转换器来控制偏置大小，来保持输出光功率恒定。接收端ROSA将入射的光信号经过光电转换和差分放大变成一定幅度的电压信号，然后再通过限幅放大器（ONET8501P）将不同幅度的信号放大成固定幅度的信号并通过20pin金手指输出给后级的处理芯片，同时限幅放大器通过检测输入信号的幅度来实现LOS告警的功能。除了通信业务通道的工作外，模块MCU（MEGA168）、按照SFF-8472协议的要求对模块的五个参量进行实时上报，包括工作电压、工作温度、激光器偏置电流、发射光功率、接收光功率，通过I2C总线与20pin相连，并上报给网管，模块的参数设定通过DA转换器（DAC104S085）来下发。4.3、发送电路单元功能：将业务信号进行驱动放大，输出符合直调激光器RF端输入要求的数据调制信号和偏流信号。通过DAC104S085改变DA参数来调节调制电流（VOMOD）、偏置电流（VBISA）大小，从而设定激光器的输出平均光功率和消光比等参数（交叉点参数VCPA、带宽能数VZ0是固定参数不变）。激光器的背光检测电流反馈给MCU，实时反映激光器的工作情况驱动放大该单元电路的关键器件为6G激光驱动器GN1153B，其输入信号由宿板通过SFP的插座提供，为标准差分PECL电平；GN1153B完成信号的驱动放大功能；左边网络TxIN+/TxIN-为输入的数据信号，采用差分的形式，交流耦合，内部已做终端匹配；右边网络OUT为驱动放大后的数据信号，采用差分交流耦合，电阻L6、L7、L8、L9为驱动器输出提供直流通路。并进行始端匹配。激光器使能控制功能在MEGA168内部实现，通过SFP接口TX-DIS管脚的电平翻转，来达到关闭/开启激光器的目的。驱动器主要有调制电流、偏置电流等参数控制。调制电流和偏置电流由外接的DAC104S085设定。相关网络为VOMOD、VBIAS、VCPA。OUT是驱动器输出的业务信号（其电流即调制电流）；VCC通过电阻L6、L7、L8、L9为驱动器提供偏置电流；激光器的背光检测电流由MD提供驱动芯片进行反馈激光器采用的是差分交耦，R10、R11为匹配电阻。根据激光器的不同可能需要调整。但总的思路是：尽量避免调节匹配电阻，做好始端匹配，减小光器件阻抗差异性带来的终端不匹配影响。4.4、收端电路该单元主要包括接收机、限幅放大单元等电路，实现光电转换，将光纤送来的光信号转换成电信号。模块在宿板上实现热插拔；转换成的电信号通过SFP插座输出。该限放为10GONET8510P芯片，提供模块RLOS告警,在寄存器中写入固定LOS35mv;可通过第7脚DIS进行关闭调制信号DOUT。4.5、MCU控制电路3.3V缓启动电路由MOS管U7、U8来实现，上电时，C32（C33）电压，即Vgs缓慢上升，MOS管缓缓打开，限制上电时的过冲电流，通过调节相关的阻容值，可以改变上电的时间模块发端经缓启动电路后，对3.3V电源进行稳压，提供2.5V的稳压源。MCU1、2脚对缓启动电路电压进行监控；3、6、21、为接地脚；5、7、18为电源脚；13、14脚分别监控R-LOS、TX-FAULT;19、23、24脚分别对模块偏置电流、背光电流、光生电流进行监控。27、28脚外挂E2PROM（U6）进行I2C通信4.6、SFPMSA标准接口模块与宿板的接口信号表说明名称引脚引脚名称说明接发端地TX_GND120TX_GND接发端地发端失效告警TX_FLT219TX_DIN-反向发射差分数据输入发端关断TX_DIS318TX_DIN+正向发射差分数据输入I2C串行数据SDA(MOD-DEF2)417TX_GND接发端地I2C串行时钟SCL(MOD-DEF1)516VCC_TX收端-3.3V电源输入接收端地MOD-DEF0615VCC_RX收端+3.3V电源输入速率选择RS0714RX_GND接收端地LOS告警LOS813RX_DOUT+正向接收差分数据输出速率选择RS1912RX_DOUT-反向接收差分数据输出接收端地RX_GND1011RX_GND接收端地五、模块案例总结5.1、组装案例1）、现象描述：测试中模块IBiasADC值为0,TXLOP-ADC和RX-ADC测试不过。原因分析：因模块PCBA布局设计问题，模块提供发端电源电路中L1、基准电源的滤波电容在组装上盖过程中会撞掉或压碎维修方法：更换PCBA2）现象描述：模块收端测试RX-ADC值为0原因分析：RX-ADC值为0，主要为无光生电流。维修方法：a、检查ROSARSSI脚是否虚焊或短路b、检查ROSAVCC脚是否断裂c、检查收端高速信号是否短路d、RSSI脚是否与地脚短路3）现象描述：模块PCB地对外壳短路原因分析：模块组装弹扣不良或器件来料问题维修方法：a、检查模块上盖EMI胶带是否被戳起或，造成与TOSA外壳短路b、测试时ROSA地脚是否与本体短路c、测试TOSA本体是否短路（有EIM胶带丝掉进缝隙案例）4）现象描述：TX-LOPADCFail原因分析：a、软板上PD焊盘虚焊（如图位置）b、TOSA的PD脚位虚焊（如图位置）维修方法：将虚焊的位置重新焊接。5）现象描述：程序无法写入原因分析：程序无法写入表现在A0无法写入，与之有关系的主要是EEPROM芯片和MCU。WP：程序写入控制脚位，低电平有效。量测芯片除WP外其它各脚位电压正常，同时将WP直接拉到GND（PCBA本身WP脚位接入MCU），进行手动写入EEPROM信息，正常。说明EEPROM芯片无异常。将WP焊接好后，EEPROM可以正常写入。最终判断为：PCBA问题。维修方法：a、重新将WP焊接好b、更换PCBA，并将坏PCBA退回供应商换货。6）现象描述：回环光纤测试工作电流大，甚至到1A以上（发现电流大应立即从测试板上取下模块）原因分析：Vcc与GND短路，可能是热压焊内部连焊或器件管脚焊接软板端短路。低电平有效检查方法：a、直接用万用表检查RosaVcc与GND是否短路；LD+与LD-是否与地短路b、若短路需要拆卸下Rosa或Tosa确定是热压焊不良或是器件焊接软板端短路维修方法：热压焊不良重新压焊；器件焊接软板不良更换器件7）现象描述：回环光纤测试软件数据全部514或261，电源电流正常或偏小。原因分析：PCBA单片机未烧录程序，来料不良检查方法：用Debug软件查看DMI全部为0或inf维修方法：a、更换PCBA，不良品退料8）现象描述：回环光纤测试软件里,TXLOP-ADC和RX-ADC测试不过。原因分析：Tosa焊接不良；Tosa本身不发光，性能不良；Tosa软板断；Tosa端面脏检查方法：a、检查Tosa是否有虚焊b、光功率计检查Tosa是否发光c、万用表检查软板是否有折断维修方法：a、虚焊则卸下器件重新热压焊；b、器件性能不良无光和软板折断更换器件9）现象描述：回环光纤测试软件RxADC不过，电流小。原因分析：Rosa端无电压输入检查方法：a、检查RosaVcc脚是否虚焊b、检查Rosa软板Vcc脚是否折断维修方法：a、Vcc脚虚焊则卸掉器件重新热压焊检查GND与RosaVcc是否短路检查LD-与GND是否短路检查LD+与GND是否短路约0.6V电压，0.84VTosa未发光万用表红表笔黑表笔测试板上GNDb、Vcc软板折断则更换器件10）现象描述：回环光纤测试软件RxADC不过，电流正常。原因分析：RosaRssi脚无背光电流输出检查方法：a、检查RosaRssi脚是否虚焊b、检查Rosa软板Rssi脚是否折断维修方法：a、Rssi脚虚焊则卸掉器件重新热压焊b、Rssi软板折断则更换器件11）现象描述：烧录错误。原因分析：测试板故障或PCBA控制程序错误检查方法：a、更换测试板确定现象维修方法：更换PCBA，不良退供应商12）现象描述：回环光纤测试软件RxADC时过时不过原因分析：Rosa装配错误，接收不稳定检查方法：a、开盖检查Rosa安装维修方法：重新装配13）现象描述：回环光纤测试软件Tx错误，三个采样值一致为300至500间；Rx正常，原因分析：做了单调程序已将发射功率锁定。模块正常检查方法：DebugDMI栏Tmp等有正确的值维修方法：直接下流14）现象描述：回环光纤测试软件只有Ibias为0原因分析：MCU芯片无法监控ibias值检查方法：检查MCU芯片监控ibias值的脚外接1K电阻脱落或短路维修方法：更换PCBA15）现象描述：回环光纤测试软件只有Ibias为0原因分析：MCU芯片无法监控ibias值检查方法：检查MCU芯片监控ibias值的脚外接1K电阻脱落或短路维修方法：更换PCBA16）现象描述：回环光纤测试软件只有Ibias为0原因分析：已进行单调模块检查方法：Debug检查Ibias正常维修方法：直接下流17）现象描述：回环光纤测试软件Tx不过原因分析：发射小检查方法：检查Tosa端面维修方法：清洗Tosa端面若无法清洗干净则更换器件18）现象描述：回环光纤测试软件Tx与Rx不过，Tosa有背光原因分析：Tosa端面脏检查方法：检查Tosa端面维修方法：清洗Tosa端面若无法清洗干净则更换器件19）现象描述：回环光纤测试软件Tx与Rx不过，Tosa有背光原因分析：Tosa端面脏检查方法：检查Tosa端面维修方法：清洗Tosa端面若无法清洗干净则更换器件20）现象描述：回环光纤测试软件Tx与Rx都不过原因分析：来料不良，TosaLd+与Ld-通检查方法：拆卸下Tosa后万用表检查LD+与LD-维修方法：更换Tosa5.2、模块