FTSP-12TR8525G-02I SNAP12并行光收发一体模块

SNAP12 并行光收发一体模块 FTSP-12TR8525G-02I

一、产品描述

FTSP-12TR8525G-02I是光接口、电接口均可插拔的12路并行光收发一体模块，通道速率可达25.78125Gbps，主要应用于甚短距离多通道光互联通信。模块工作中心波长为850nm，每个通道提供25.78125Gbps传输速率，使用OM3光纤传输距离可达70m，光接口使用MPO接头，电气接口使用10×10 MEG-Array，采用SNAP12封装形式，封装尺寸为49.4×17×12mm，工作温度范围-40℃~+85℃（高温壳温）。

本产品可广泛应用于背板互联、雷达与处理机互联、并行光互联、服务器与存储器阵列互联。

本光模块MPO光接口采用斜8角度（APC）研磨，提高对插机械寿命。要求同其对接的MT/MPO光口采用同样制作工艺。

FTSP-12TR8525G-02I外观示意图

图1 FTSP-12TR8525G-02I系列型号外观示意图

二、产品特性

  • 12路并行多模850nm光发射，12路并行多模850nm光接收
  • 单通道速率达25.78125Gbps
  • 传输距离可达70m
  • MPO/APC接口、10×10 MEG-Array电连接器
  • SNAP12光、电接口均可拔插形式
  • 封装尺寸49.4mm×17mm×12mm
  • 工作环境温度-40℃~85℃（高温壳温）

三、产品订购信息

产品型号 封装形式 光、电接口 单路传输速率 工作温度 传输距离 工作波长
FTSP-12TR8525G-02I SNAP12封装 MPO/APC、24芯、100pin电连接器 25.78125Gbps -40℃~85℃ 70m 850nm

其它特定要求可定制，咨询技术人员或业务经理

四、产品性能指标

4.1 绝对最大额定值

参数 符号 最小值 最大值 单位 备注
供电电压 Vcc 0 3.6 V
存储温度 Tstg -55 +100 ℃
ESD防护值1 – 1000 V 差分信号引脚除外
ESD防护值2 – 500 V 差分信号引脚

4.2 推荐工作条件

描述 符号 最小值 典型值 最大值 单位 备注
工作电压 Vcc 3.14 3.30 3.46 V
工作温度 Tcase -40 25 85 ℃ 高温壳温
电源纹波 Vpp -20 20 mV 峰峰值
差分输入匹配阻抗 Zin 100 Ω
差分输出匹配阻抗 Zout 100 Ω
差分信号输入电压 Vdiff-in 300 900 mV 峰峰值
单通道速率 S 10.3125 25.78125 Gbps
传输距离 D 0.5 70 m OM3

4.3 产品光电性能

描述 符号 最小值 典型值 最大值 单位 备注
功耗 P 6.93 W
工作电流 Icc 1700 mA
发射光电特性（-40℃~85℃ 25.78125Gbps@PRBS31 Vcc=3.3V）
平均发射光功率 Po -5 2 dBm
中心波长 λ 840 850 860 nm
消光比 ER 3 dB
接收光电特性（-40℃~85℃ 25.78125G/10.3125Gbps@PRBS31 Vcc=3.3V）
接收灵敏度 Pin -9 dBm BER≤5E-5
饱和光功率 Pin(SAT) 2 dBm
中心波长 λ 840 850 860 nm
差分信号输出电压 Vdiff-out 200 400 900 mV

五、接口定义

5.1 电接口定义

出纤方向：

K J H G F E D C B A
1 Din1N GND Din4N GND Din7N GND Din9N GND Din11N GND
2 Din1P GND Din4P GND Din7P GND Din9P GND Din11P GND
3 GND Din3N GND Din6N GND Din8N GND Din10N GND Din12N
4 GND Din3P GND Din6P GND Din8P GND Din10P GND Din12P
5 Din2N GND Din5N Vcc Vcc Vcc Dout7N GND Dout10N GND
6 Din2P GND Din5P Vcc Vcc Vcc Dout7P GND Dout10P GND
7 GND Dout2N GND Dout4N Vcc Dout6N GND Dout9N GND Dout12N
8 GND Dout2P GND Dout4P Vcc Dout6P GND Dout9P GND Dout12P
9 Dout1N DNC Dout3N GND Dout5N FAULT Dout8P SDA Dout11N DNC
10 Dout1P DNC Dout3P SD Dout5P RESET Dout8N SCL Dout11P CDR_EN

电接口引脚定义图

图2 电接口引脚定义图（从模块顶部向下看）

表5 引脚定义

引脚序号 名称 类型 引脚定义 备注
K2、K6、J4、H2、H6、G4、F2、E4、D2、C4、B2、A4 Din[1:12]P CML 发送通道[1:12]电信号正相输入端
K1、K5、J3、H1、H5、G3、F1、E3、D1、C3、B1、A3 Din[1:12]N CML 发送通道[1:12]电信号反相输入端
G5、F5、E5、G6、F6、E6、F7、F8 VCC 电源 3.3V电源
J1、G1、E1、C1、A1、J2、G2、E2、C2、A2、K3、H3、F3、D3、B3、K4、H4、F4、D4、B4、J5、C5、A5、J6、C6、A6、K7、H7、D7、B7、K8、H8、D8、B8、G9 GND 电源 公共地
E9 FAULT LVTTL 低电平表示有故障
E10 RESET LVTTL 发送复位（内部上拉）。逻辑低：复位模块；逻辑高：正常模式
K10、J8、H10、G8、F10、E8、D6、D9、C8、B6、B10、A8 Dout[1:12]P CML 接收通道[1:12]电信号正相输出端
K9、J7、H9、G7、F9、E7、D5、D10、C7、B5、B9、A7 Dout[1:12]N CML 接收通道[1:12]电信号反相输出端
G10 SD LVTTL 光功率检测，高：所有通道接收光功率正常（高于阈值），低：至少一通道接收光功率不足（低于阈值）
C10 SCL CMOS 模块内默认上拉10K，I2C时钟接口（可以悬空不用，模块可自动运行）
C9 SDA CMOS 模块内默认上拉10K，I2C数据接口（可以悬空不用，模块可自动运行）
A10 CDR_EN LVTTL CDR使能引脚，高：CDR默认开启，模块工作速率为25.78125Gbps；低：CDR关闭，模块可降速至10.3125Gbps使用。内部已上拉10KΩ
J9、J10、A9 DNC – 请保持悬空，禁止连接

5.2 光接口定义

面向模块看光接口：

光接口定义图

图3 光接口定义图（面向MT端面，Key键朝上）

六、设计结构尺寸

6.1 结构设计尺寸

单位：mm，未标注公差±0.3mm

模块外形尺寸图

图4 模块外形尺寸图

6.2 PCB Layout设计推荐尺寸

推荐PCB Layout设计尺寸图

图5 推荐PCB Layout设计尺寸图

6.2.1 用户主板PCB设计基础要求

内容 具体要求 备注
阻抗要求 差分100±10Ω
过孔要求 压接式焊盘中的过孔，要求树脂塞孔，电镀填平
焊盘平整度要求 压接式焊盘，要求保证焊盘平整，焊盘最大共面度（平整度）最大为0.05mm
阻焊要求 压接焊盘整个焊盘区域除焊点外，其余地方需敷阻焊绿油
等长要求 差分信号线长度尽量等长，差异控制在5mil以内
PCB板材 10G以内产品，推荐选择Middle Low Loss级别材料（0.012≤Df＜0.016），例如台耀TU862HF
10G＜产品速率≤15G产品，推荐选择Low Loss级别材料（0.008≤Df＜0.012），例如松下M4
15G＜产品速率≤25G产品，推荐选择Very Low Loss级别材料（0.004≤Df＜0.008），例如松下M6
25G以上产品，选择Ultra Low Loss级别材料（Df＜0.004），例如Rogers3003

6.2.2 布局布线要求

目前大多数采集终端是FPGA系统，受板材、FPGA型号、光模块型号、线材等各方面的影响，建议FPGA与光模块的距离尽可能靠近。高速电信号在PCB板上输出有衰减，距离越远，衰减越大。建议客户主板设计完后做电路仿真，以保证设计可靠性，同时差分信号线设计还有如下要求：

  • 对于高速差分信号走线，建议走盘中孔设计（差分信号线通孔直径建议设计为8mil/16mil）盘中孔用树脂塞孔后，电镀填平
  • 如果不适合设计盘中孔，可用扇出过孔形式出差分对
  • 地焊盘和电源焊盘周围，建议铺与管脚相连的铜区，以增强载流能力
  • 高速差分线上换层过孔尽量少，如必须换层，请加伴地孔差分过孔，在参考平面尖角处需做平滑处理，并且在非差分信号层做无环设计；如果stub过长，需做背钻
  • 差分对之间间距尽可能保证在3W（W:差分线宽度）以上，最小不能小于2W
  • 低速信号线，尤其I2C通讯线尽可能远离差分走线，最小间距保证3W
  • 差分回流路径完整（相邻参考平面为地平面，并且完整）
  • 此部分过孔请树脂塞孔并电镀填平，以便连接器与电路板紧密配合

过孔周边铜箔圆滑处理示意图

图7 过孔周边铜箔圆滑处理示意图

七、I2C使用说明

7.1 实施方案

模块数字监控功能通过I2C接口通信，可监控模块电压、温度等信息。

通信方式：标准I2C，通信引脚SDA、SCL参考电接口引脚定义。该模块器件地址不可更改，且模块拥有一套相同的器件地址、寄存器地址。这里提供访问多只模块的I2C操作方案。通过多条I2C总线访问2支及以上数量的模块，或使用I2C开关芯片。

多只模块I2C操作方案

图8 多只模块I2C操作方案

7.2 数字监控功能实现方式

通信地址：0xA0（写）0xA1（读），通信速率：≤100Kbit/s，主机需在程序中检测并等待从机（模块）的时钟延展。即主机等待从机数据时，需等待从机将SCL从low变成high后，才可进行后续操作（具体可参考I2C协议）。

标准读写时序如图所示。这里的Register Address是指具体的操作寄存器地址，参照Memory Map。

标准I2C读时序（单个字节）

图9 标准I2C读时序（单个字节）

标准I2C读时序（多个字节）

图10 标准I2C读时序（多个字节）

标准I2C写时序（单个字节）

图11 标准I2C写时序（单个字节）

7.3 寄存器地址映射表（Memory Map）

字节 类型 说明
0x0D RW bit0~bit3: Tx1~Tx4开关。1:关闭，0:开启；bit4~bit7: 保持0
0x0E RW bit0~bit3: Tx5~Tx8开关。1:关闭，0:开启；bit4~bit7: 保持0
0x0F RW bit0~bit3: Tx9~Tx12开关。1:关闭，0:开启；bit4~bit7: 保持0
0x10 RW bit0~bit3: Rx1~Rx4开关。1:关闭，0:开启；bit4~bit7: 保持0
0x11 RW bit0~bit3: Rx5~Rx8开关。1:关闭，0:开启；bit4~bit7: 保持0
0x12 RW bit0~bit3: Rx9~Rx12开关。1:关闭，0:开启；bit4~bit7: 保持0
0x14~0x15 RO 接收通道SD寄存器
0x1E~0x1F RO 模块温度监控量
0x1A~0x1B RO 模块电压监控量
0x20~0x37 RO 发射功率监控参考量
0x38~0x4F RO 接收功率监控量

说明：所有数据存储遵循大端模式，即数据高字节存放在地址中。

7.3.1 电压监控寄存器（0x1A~0x1B字节）

电压寄存器

图12 电压寄存器

电压寄存器读出值为16位二进制数，需要把二进制数换算为十进制数后按如下关系计算电压，换算关系中Vdac表示换算后的十进制数（无符号）。

换算关系：电压V = Vdac = Vdac MSB(0x1A)×256 + Vdac LSB(0x1B)，单位为1mV。其中，Vdac MSB是指高8位地址1A的二进制数换算后的十进制，Vdac LSB是指低8位地址1B的二进制数换算后的十进制。

7.3.2 通道监控寄存器

地址（16进制） 位 类型 说明
0x14 Bit0~bit3 RO 9~12通道SD信息，”1″表示Signal Detect，”0″表示告警
0x15 All RO 1~8通道SD信息，”1″表示Signal Detect，”0″表示告警

接收通道SD寄存器

地址：0x14~0x15（0x14为MSB），无符号数

SDMSB SDLSB
Res Res Res Res Bit11 Bit10 Bit9 Bit8 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0

接收通道SD寄存器中bit0~bit11反映1~12通道的SD信息。当通道输入功率值大于阈值时相应bit为1，否则为0。

7.3.3 模块接收光功率监控寄存器（0x38~0x4F）

地址（16进制） 类型 说明
0x38~0x39 RO 接收通道1接收监控（大端模式）
0x3A~0x3B RO 接收通道2接收监控（大端模式）
0x3C~0x3D RO 接收通道3接收监控（大端模式）
0x3E~0x3F RO 接收通道4接收监控（大端模式）
0x40~0x41 RO 接收通道5接收监控（大端模式）
0x42~0x43 RO 接收通道6接收监控（大端模式）
0x44~0x45 RO 接收通道7接收监控（大端模式）
0x46~0x47 RO 接收通道8接收监控（大端模式）
0x48~0x49 RO 接收通道9接收监控（大端模式）
0x4A~0x4B RO 接收通道10接收监控（大端模式）
0x4C~0x4D RO 接收通道11接收监控（大端模式）
0x4E~0x4F RO 接收通道12接收监控（大端模式）

接收监控寄存器读出值为16位二进制数，需要把二进制数换算为十进制数后按如下关系换算。换算关系中MSB/LSB表示换算后的十进制数（无符号）。

换算关系：接收功率 = MSB×256 + LSB，单位为0.1uW。其中，MSB是指高8位地址的二进制数换算后的十进制，LSB是指低8位地址的二进制数换算后的十进制。

7.3.4 模块发射光功率监控寄存器（0x20~0x37）

地址（16进制） 类型 说明
0x20~0x21 RO 发射通道1发射监控（大端模式）

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