SFP光模块测试指导.docx
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SFP光模块测试指导
SFP_光模块测试指导
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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;
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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——————————————————————————————————————
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(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——————————————————————————————————————
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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)——————————————————————————————————————
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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
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PCBA
2)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
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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。
低电平有效
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
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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。
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。
测试板上GND
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
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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
b、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
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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PCBA
15)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PCBA
16)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
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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Tosa
5.2、模块单调案例
1)现象描述:
模块单调中出现losdigiealresistersettingfail
原因分析:
模块的LOSA、LOSD无法进行调节。
图(a)图(b)
维修方法:
a、使用测试软件进行手工测试LOS值
b、检查ROSA光口是否与光口对准,对模块进行重新安装测试
c、检查收端高速信号处电容C14、C15补焊过程中是否连锡——————————————————————————————————————
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d、检查ROSARSSI脚是否断裂
e、PCBA焊盘虚焊或者焊盘各焊点之间连焊导致;重新焊接。
2)现象描述:
模块无眼图输出
原因分析:
眼图仪无法接收到光信号,模块无光输出。
维修方法:
a、测试过程确认测试光纤是否接错;
b、眼图仪进行自动套模版,避免长久测试出现死机;
c、用光功率进行测试TX端是否有光输出
d、对模块提供的偏流电路及调制电路进行检查,是否有虚焊或开路现象(重点检查红色圈里器件)
e、测量TOSAFPC是否断裂
f、更换TOSA
3)现象描述:
模块单调过程出现ReadDuttemperaturefail
原因分析:
模块无法监测到温度或温度存在误差
维修方法:
检查点温度串口或点温线是否连好
4)现象描述:
模块单调过程中A0/A2checkfail。
原因分析:
主要原因在于组装环节漏烧录
维修方法:
a、在组装环节重新进行烧录
b、测试时模块没插好I2C通讯错误导致;注意操作
c、测试板模口长期使用磨损使其I2C通讯不稳定导致;模口定期更换
5)现象描述:
模块测试RX_ADCfail
原因分析:
模块收端采样值不在范围之内
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维修方法:
a、FPCRSSI脚之间不导通;更换ROSA.
b、ROSA监测ADC值偏小导致;确认ROSA端面和光纤端面清洁;
c、ROSA监测ADC值为零;ROSA的RISS引脚与GND短路或者虚焊;重新焊接。
6)现象描述:
模块测试LOPoutofspec
原因分析:
模块调节光功率不在范围
维修方法:
a、TOSA端面有脏污或者光纤端面有脏污导致;确认端面清洁。
b、TOSA组装时EMI胶带折皱导致装配TOSA与光纤耦合不良;重新更换EMI胶带再组装。
c、TOSA本身SE低,超出testplan的SPEC无法初调;更换TOSA.
7)现象描述:
模块测试SEistoolow
原因分析:
模块光功率调节装备提示斜率太小
维修方法:
a、TOSA端面有脏污或者光纤端面有脏污导致;确认端面清洁。
b、TOSA组装时EMI胶带折皱导致装配TOSA与光纤耦合不良;重新更换EMI胶带再组装。
c、TOSA本身SE低,超出testplan的SPEC无法初调;更换TOSA.
5.3、模块高温测试
1)、现象描述:
高温测试DMI-TXPWR失败
原因分析:
高温测试超出发端监控误差范围+/-1.5db
维修方法:
a、检测光口是否清洁
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b、确何测试机台已进行校准
c、对模块进行重新单调。
2)、现象描述:
高温测试DMI-TXPWR失败
原因分析:
高温测试超出收端监控误差范围+/-1.5db
维修方法:
a、检测光口是否清洁
b、确何测试机台已进行校准
c、对模块进行重新单调。
3)现象描述:
模块高温LOSD指标超出范围
原因分析:
模块ROSA来料一次性差,部分模块指标不在范围(LOSD:
-17dbm)维修方法:
a、清洁ROSA光口,测量模块实际LOSD值
b、检查模块ROSA是否安装到位
c、更换ROSA
4)现象描述:
模块LOSCSEN测试失败
原因分析:
主要原因为ROSA高速信号脚拆断或来料灵敏值临界造成;测量模块实际度值,若比规格灵敏度大3dbm左右,一般是高速信号线有一根断裂,会使信号的幅值减小一半;若灵敏度值临界,可清洁测试光纤或ROSA光口,进行重新测试。
维修方法:
a、清洁光口,进行手工测试实际灵敏度
b、测试ROSA高速信号FPC线是否断开
c、更换ROSA
6)现象描述:
模块TXOMA-DCA测试偏小
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原因分析:
模块单调时有3个LOPADCtarget(500,420,350),当TOSA的光功率和于SE低时,目标光功率和TX-OMA会选择第三点350uw,导致光调制幅度测试临界
维修方法:
a、用光功率测试模块实际值是否在-3dbm左右,若不是进行机台校准或更换连接眼图光纤。
b、确保模块光口清洁,对实际光功率小模块进行重新单调
c、更换TOSA
6)现象描述:
模块TXLOP-DCA(H)示波器上读取光功率值不在范围
原因分析:
测试机台异常
维修方法:
a、对模块TX口进行清洁,用光功率测量值是否在此-3dbm左右
b、对模块进行重新单调
7)现象描述:
模块消光比偏高(实测值:
6.7)
原因分析:
模块在高温下温度升高时,斜效率SE下降,平均发送光功率下降,因单调
过程中APC值未写入A2中,APC没有自动恢复,导致消光比偏高
维修方法:
a、对模块进行单调,重新写入APC值
b、单调过程因串口通信问题,导致零星APC值没有实际写入A2中;修改装
备测试程序,写入APC值后,进行回读。
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8)现象描述:
模块ICC电流小
原因分析:
模块ICC电流正常在210ma左右,ICC电流小的模块只有110ma。
维修方法:
检查驱动、限放、MCU是否能正常供电
9)现象描述:
模块RX-LOS回滞超出范围
原因分析:
收端测试光纤脏或ROSA光品脏
维修方法:
清洁光品或光纤,重新测试
10)现象描述:
模块检测温度失败
原因分析:
模块的壳体温度超出规定范围(上限:
85度下限:
95度)
维修方法:
对模块进行温度校准,重新测试
11)现象描述:
模块高温测试ER偏小
原因分析:
高温补偿的调制电流偏小
维修方法:
a、三温调试
B、修改testplan:
ModDACDelta_HT=
"0.30;0.26;0.25;0.20;0.15;0.10"减小这些值可以将ER调高,此方案
针对个别模块,除非模块是有相同的特性,才能进行相应的更改。
12)现象描述:
高温眼图异常
原因分析:
模块的背光电流大,导致TxLOP_ADC=0,firmware会将ibias_DAC写入一个
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