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100G/400G/800G PAM-4 和相干光学模块

Ultra Series 振荡器非常适用于 100G/400G/800G PAM-4 和相干光学模块

简介

Ultra Series 振荡器

光学模块可在数据中心交换网络内部以及与外部核心和城域电信网络之间实现高速数据路径连接。 相干光学 DSP 适用于较长距离,而基于 PAM-4 的 DSP 则已针对较短距离进行成本优化,主要用于数据中心交换网络。 在过去 5 年中,组件高度集成到 DSP 中,使得模块的尺寸大幅减小。 为 DSP 选择高性能、低抖动的参考时钟源对于大程度提高带宽速度和降低误码率至关重要。 我们的 Ultra Series 振荡器产品组合经过精心设计,符合最新一代 112G PAM-4 SerDes 与相干光学 DSP 所需的严苛 RMS 相位抖动规格,支持宽频率范围并采用小封装。

设计注意事项

100G/400G/800G 光学模块设计所需了解的知识 

参考时钟频率要求因 DSP 供应商和平台而异。 Silicon Labs Si54x 振荡器和 Si56x VCXO 支持很广的频率范围(最高可达 3 GHz),在行业处于领先地位。某些 DSP 平台受益于采用高频参考时钟(通常超过 2 GHz)。Silicon Labs 的 Si54x 产品支持高达 3 GHz 的输出时钟,尺寸小至 2.5 mm x 3.2 mm,是市场上能达到这些频率的尺寸最小的产品。

设计 400G/800G 产品时,RMS 相位抖动性能这一因素很是重要。使用较高的参考时钟频率可减小噪声折叠,从而提供更好的抖动性能。Silicon Labs 在 Ultra Series 中提供两个级别的 RMS 相位抖动性能,包括低于 100fs RMS 的性能。 多数 DSP 供应商将指定 156.25 MHz 的差分参考时钟,但 DSP 也可以选择接受 312.5 MHz 的差分时钟,改善整个系统级别的抖动余裕容许量。 通过我们的相位噪声查找工具,Silicon Labs 可以轻松查看任何振荡器的实际相位抖动性能。只需选择部件编号、频率和格式,工具即可提供设备实际性能的相位噪声图。

根据 DSP 的设计和实现,相干光学设计可能会受益于在所需 ppm 范围内具有精确频率调谐能力的输入参考时钟。 Silicon Labs Si545/9 振荡器配备 I2C 接口,可提供分辨率小于 1ppb 的系统内频率调谐能力。 或者,Si569 Ultra Series VCXO 通过使用受控电压输入参考提供类似的功能。

电源和其他板级噪声会对振荡器输出的 RMS 相位抖动性能产生很大影响,通常会超过光学模块 DSP 供应商设定的上限。 Silicon Labs 在整个振荡器产品组合的所有电源引脚上都使用片上 LDO,从而抑制电源或板级噪声,并防止其影响输出时钟抖动性能。 经过对 Silicon Labs Si54x 振荡器及主要竞争对手产品进行简单分析,结果清楚地展示了使用片上 LDO 的优势。 向所有三个设备的电源引脚注入同等噪声,对于竞争对手设备而言,噪声会显著影响输出时钟抖动性能,从而超过 DSP 供应商要求的限制,而对于 Silicon Labs 的 Si54x 而言,输出时钟抖动性能则保持稳定并处于规格范围内。

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