Eletrônica do módulo: driver, TIA/LA, DSP, controlador, alimentação

Atrás dos dois subconjuntos ópticos fica uma pequena placa de circuito que faz todo o resto: transforma os bits elétricos do host em corrente de laser, transforma a fotocorrente de volta em dados limpos, mantém o laser em potência constante ao longo da temperatura e do envelhecimento, mede e reporta, obedece aos pinos de baixa velocidade e vive dentro de um orçamento de potência rígido. Esta página percorre a placa bloco a bloco e liga cada bloco ao que se vê de fora — pinos, bytes de memória e valores de DDM.

Diagrama de blocos

                    ┌─────────────── module PCB ───────────────┐
host Tx lanes ──►  CDR / DSP ──► laser DRIVER ──► TOSA (laser + MPD)  ──► fibre
                    (retime,       (bias +           │
                     equalise,      modulation)      │ monitor current
                     gearbox)                        ▼
                                              ┌── MCU ───┐  ◄── I²C (SCL/SDA)
                                              │ APC loop │  ◄── TX_DISABLE, RS0/1, LPMode…
                                              │ ADC/DDM  │  ──► TX_FAULT, RX_LOS, IntL
                                              │ memory   │
                                              └──────────┘
host Rx lanes ◄──  CDR / DSP ◄── LA / linear amp ◄── TIA ◄── ROSA (PD)  ◄── fibre
                                                                 │
power 3.3 V ──► inrush limiter ──► LDO / DC-DC (1.8 V, 1.2 V, 0.9 V …) ──► every block

As partes ópticas: TOSA, ROSA, BOSA; o bloco de clock: CDR; o DSP em profundidade: Modulação e DSP.

Driver do laser

Cadeia do receptor: TIA e LA

O que o próprio fotodiodo contribui: Receptores.

Retemporização e processamento de sinal

• CDR / retimer — recupera o clock e retemporiza os dados em um ou ambos os lados; presente em SFP+ (lado do host), SFP28/QSFP28 (ambos os lados), com bypass opcional (CDR).
• DSP — em módulos PAM4, substitui o par LA/CDR por ADC → equalizador → decisão → DAC; também realiza o gearbox (8 lanes do host a 50G ↔ 4 lanes de mídia a 100G) e, em módulos coerentes, o FEC. O chip que mais consome energia na placa (3–6 W em um módulo de 400G) — Modulação e DSP.
• Os projetos lineares (LPO) eliminam o DSP e deixam o SerDes do host equalizar; o módulo passa a ser apenas driver + TIA.

Microcontrolador

A MCU controla o módulo: amostra temperatura, Vcc, bias, e os monitores de Tx e Rx por meio de um ADC e os converte com a calibração de fábrica; executa a malha de controle APC e, quando presente, a de TEC; compara com os limiares e levanta flags e IntL; responde ao barramento de dois fios, emulando o mapa de memória com suas páginas e bancos; aplica senhas e proteção; em módulos CMIS, executa as máquinas de estado e o CDB. Detalhes, e por que isso importa para a programação: Controlador e firmware.

Distribuição de alimentação

O Vcc do DDM é medido após o filtro de entrada — tipicamente 50–150 mV abaixo do trilho do host (Temperatura e tensão).

Pinos de baixa velocidade e quem os trata

Definições de pinos por família: Hardware SFP, Hardware QSFP.

Caminho térmico

A eletrônica e a óptica dissipam calor para dentro do invólucro metálico, que é o dissipador do módulo; o dissipador montado na gaiola (cage) e o fluxo de ar do chassi cuidam do resto. Almofadas térmicas acoplam o DSP e o driver do laser ao invólucro. Um módulo com case especificado para 70 °C pode ter a junção do DSP 20–30 °C mais quente — o motivo pelo qual é o fluxo de ar, e não “a sala estar fresca”, que decide a vida útil do módulo.

O que falha na placa

No CodingBox

Tudo o que a eletrônica mede e controla aparece na bancada: valores e flags de DDM na tela DDM, o estado de Tx disable e de seleção de taxa, o estado do módulo CMIS, e a identidade que declara a classe de potência e a presença de CDR no EEPROM editor. Um módulo cujo bias está no teto do driver enquanto a potência de Tx cai é uma placa dizendo que o laser dele está no fim.