Reference Design: HFRD-26.0 Rev. 8; 11/08 2008 年 7 月をもって このリファレンスデザインボードの提供は中止いたしました ガーバーファイルおよび回路図は請求により入手可能です リファレンスデザイン GEPON SFF ホストボード
リファレンスデザイン :GEPON SFF ホストボード 目次 1. 概要...2 2. その他の情報について...2 3. リファレンスデザインの詳細...3 4. アプリケーション情報...4 5. 評価のクイックスタート...5 6. I/O と制御の説明...10 7. 信号の定義...11 8. 部品リスト...12 9. 回路図...13 10. ボード寸法 / レイアウト...14 11. 層プロフィール...15 1 概要 高周波リファレンスデザイン (HFRD-26.0) は GEPON と GPON SFF モジュールの評価のために設計されたスモールフォームファクタ (SFF) のホストボードです このホストボードは さまざまなモジュールをテストすることができますが HFRD-25.2 (μc を搭載した低コスト GEPON SFF ONT) をテスト モニタ およびプログラムするための機能も追加されています HFRD-26.0 1.1 特長 SFF MSA に対応 USB 接続による GUI インタフェース 高速データ用の SMA コネクタ 回路図と部品表を提供 ガーバーファイルが利用可能 2 その他の情報についてリファレンスデザインの詳細については https://support.maxim-ic.com/ にてお問い合わせください ( 英語のみの対応となります ) Page 2 of 15
3 リファレンスデザインの詳細 HFRD-26.0 は 送信データ 受信データ およびバーストイネーブル用のマイクロストリップ伝送ラインと SMA コネクタを備えています また 消費電流モニタ 電圧モニタ および LED が診断情報用として用意されています その他のすべての I/O ポートは グラフィカルユーザインタフェース (GUI) を介して制御されます ( 図 1) モジュールボードには 20 ピン SFF コネクタを用いて接続します ( 注 : 一部の I/O ピンは GEPON の操作を容易にするため また HFRD-25.2 の高度な評価オプションを利用することができるようにするために再定義されています ) HFRD-26.0 には Windows オペレーティングシステムをベースにしたグラフィカルユーザインタフェース (GUI) が完備されています GUI は 取り扱いの容易な USB 接続を介してボードとの通信を行います ユーザは ソフトウェアを通じて HFRD-26.0 と HFRD-25.2 のリファレンスデザインボードの重要なパラメータのすべてをモニタして変更することができます SFF TEST SETUP BLOCK DIAGRAM Computer Power Supply USB Link Optical Test Equipment Fiber SFP Module LED Indicators HFRD-25.2 20-Pin SFP SFF Module SFF GEPON Host Board (HFRD-26.0) SMA SMA SMA SMA SMA Transmit Data Burst Enable Received Data Pattern Generator/ BERT, Serializer/De- Serializer or FPGA 図 1. SFF テストのセットアップ ( ブロック図 ) Page 3 of 15
4 アプリケーション情報 4.1 GUI 評価ソフトウェア GUI 評価ソフトウェアは http://japan.maximic.com/tools/other/ で入手いただけます また 各評価ボードに付属の CD にも収録されています ウェブサイトを定期的に調べて 更新とレビジョン履歴を確認してください 4.1.1 ソフトウェア要件 この評価ソフトウェアは Microsoft Windows 2000 または Windows XP オペレーティングシステム上で動作するように設計されています Windows 98 上でも使用することができますが Windows 98 の場合 最初にウィンドウからデバイスを停止しないで USB ケーブルを外すと ソフトウェアの動作が不安定になるおそれがあります 4.1.2 ソフトウェアのインストール ソフトウェアをインストールするには 単にファイルをダウンロードし (http://japan.maxim-ic.com/tools/other/) コンピュータ上で起動するか あるいは付属の CD ROM から Setup.exe ファイルを実行します 評価ソフトウェアは Microsoft.NET プラットフォームで構築したものです このプラットフォームの最新バージョンがお使いのコンピュータにインストールされていない場合は 評価ソフトウェアでインターネットに接続し コンポーネントをダウンロードしてインストールを完成させる必要があります 4.1.3 ソフトウェアの使用方法 図 2~ 図 5 は GUI の画面ショットであり さまざまな機能を強調して表示しています 各図の下に 各機能を簡単に説明しています 4.2 ISP プログラミング HFRD-25.2 で使用している Atmel マイクロコントローラ (ATTiny24) は J9 コネクタと ISP プログラマ (AVRISP mkii (www.atmel.com) などを使用してインシステムプログラミングを実行することができます μc をインシステムプログラミングする前に 評価ボードをプログラミングモードにする必要があります ( 図 5) ( 注 :HFRD-25.2 は出荷前にプログラミングされています ) HFRD-25.2 リファレンスデザインボード上の μc に接続してプログラミングするときには AVRISP プログラマガイドラインにしたがってください 4.3 レイアウトについて HFRD-26.0 ホストボードでは シングルエンドの伝送ラインを使用することができるように設計されています PCB 層プロフィール (11 項を参照 ) を変更すると これらの伝送ラインのインピーダンスとリファレンスデザインの性能に影響する可能性があります 層プロフィールを変更した場合 伝送ライン寸法を再計算する必要があります Page 4 of 15
5 評価のクイックスタート 5.1 評価上の注意事項 HFRD-25.2 リファレンスデザインは DC 結合 I/O および大きな光出力信号 ( 約 -1.0dBm~+1.0dBm) を備えています すべての信号レベルが正しい範囲内に収まっていることを確認してください ( コモンモード 差動スイング 光入力 / 出力パワーなど ) この確認を怠ると テスト機器やリファレンスデザインに損傷を与えるおそれがあります HFRD- 25.2 リファレンスデザインの文書 (japan.maximic.com/products/fiber/reference_designs.cfm) は 正しいレベルと接続を確認するときのガイドとして使用することができます レーザダイオードを備えたデバイスを使用するときには 安全動作を保証するための対策も必須です レーザ光の放射は人体に有害で 目に損傷を引き起こす可能性があります マキシムは このリファレンスデザインを使用した結果として生じた損害やけが またはテスト機器の損傷には一切責任を負いません 5.2 評価のセットアップ HFRD-26.0 ホストボードを使用して HFRD-25.2 リファレンスデザインを評価するには 以下の手順を実行します 1. 4.1.2 項で述べたように ユーザソフトウェアをインストールします 2. ファイバピッグテールコネクタ (HFRD-25.2) を清掃し 検査してから ファイバコネクタのキャップを元どおりかぶせます 手順のすべてのステップで レーザダイオードからレーザ光が放射される可能性があることを想定してください 目または機器の損傷を回避するため ファイバを慎重に取り扱ってください 3. ファイバピッグテールを光アッテネータまたは光 - 電気コンバータに接続します レーザピッグテールの出力が 2dBm を超える場合があることに留意してください 安全な取り扱い手順 を使用し また 必要に応じて光アッテネータを使用してパワーレベルがテスト機器の安全動作範囲に収まるようにします 4. 付属の USB ケーブルを使用して HFRD- 26.0 をコンピュータに接続します ケーブルを挿入すると D6 (USB_PWR) が点灯します 手順 7 に進むまでソフトウェアを開始しないようにしてください 5. HFRD-25.2 を HFRD-26.0 SFF ホストボードに接続します 6. +5V 電源を J14 (5V_Input) と J16 (GND) に加えます 電流制限を 250mA に設定して電源をオンにします ホストボードは HFRD- 25.2 が必要とする +3.3V 電源を生成します 7. 以下の手順で Windows オペレーティングシステムのスタートメニューから HFRD-26.0 ソフトウェアを実行します スタート すべてのプログラム HFRD-26 GEPON 8. [Initialize/Test Communication ( 初期化 / テスト通信 )] をクリックします すべてが適正に接続されていれば 図 3 に示すような画面が表示されます 適正な動作モードを設定し (HFRD-25.2 文書を参照 ) 残りの接続を行うまで ドライバを有効にしないでください 9. セットアップの最後に HFRD-25.2 文書を注意深く見直して TD の DC 結合による接続部に注意し 該当する光と電気を接続します 推奨動作条件 (HFRD-25.2 文書 5 ページ ) と SFF モジュールの端子説明 (HFRD-25.2 文書 38 ページ ) の各項を参考にしてください サポートが必要な場合は https://support.maxim-ic.com/ にてお問い合わせください ( 英語のみの対応となります ) Page 5 of 15
1 図 2. 初期画面 1. Initialize/Test Communication ( 初期化 / テスト通信 ): このボタンをクリックすると GUI インタフェースがリセットされ HFRD-26.0 ホストボードと HFRD-25.2 モジュールボードが正しく取り付けられていることを確認するためのテストシーケンスが初期化されます ソフトウェアが両方のボードと通信することができれば 図 3 に示す機能を利用することができるようになります Page 6 of 15
4 1 2 3 5 6 7 図 3. 概要 1. Status LED s and Controls ( ステータス LED と制御 ):[uc Reset (μc のリセット )] をクリックすると HFRD-25.2 ボード上の μc を再初期化するためのリセットパルスが作成されます [Normal ( 通常 )] または [Program ( プログラム )] をクリックすることで 通常動作とプログラミングモード ( 外部 ISP プログラマを使用 ) の間でソフトウェアの動作を切り替えることができます [Enabled ( 有効化 )] または [Disabled ( 無効化 )] をクリックすると トランスミッタが有効または無効になります 2. Supply Monitoring/Adjustments ( 電源のモニタリング / 調整 ):HFRD-26.0 ボードのトランスミッタとレシーバの電源電圧と電流が表示されます 電源電圧は 電圧調整の上下矢印を使用して約 2.9V ( ディジタル値 = 255)~3.7V ( ディジタル値 = 0) の範囲で調整することができます 3. Read Memory Locations ( メモリ域の読出し ):μc のすべてのメモリ域とレジスタの値を表示します レジスタの値を読み出すときに 標準名 ( たとえば SREG) も表示されます 4. Monitors ( モニタ ):HFRD-25.2 が監視する温度 電源 バイアス電流 モニタダイオード 電流 および RSSI ( 可能な場合 ) の値を報告します これらの値は 16 進 10 進 またはキャリブレーション済みの値で報告することができます 5. Operation Mode ( 動作モード ): 動作モードを設定します ( 詳細については HFRD-25.2 文書を参照 ) [μc Reset (μc のリセット )] を押すか または電源を再投入して新しい設定を有効にします 6. Instant On Settings ( インスタントオンの設定 ):HFRD-25.2 は オプションとして インスタントオン 機能を備えており 電源の再投入のほぼ直後に あるいは無効から有効に移行したほぼ直後に レーザドライバが適正なレーザバイアス電流と変調電流の値まで立ち上がるようにすることができます ( 詳細については HFRD-25.2 文書を参照 ) [Set Values ( 値の設定 )] をクリックすると 図 4 に示したウィンドウが開きます 7. Controller Memory ( コントローラメモリ ): SRAM または EEPROM の任意のメモリ域に対する読出しと書込み および任意の内部レジスタの読出しを行うことができます Page 7 of 15
2 1 3 図 4. 概要 1. Temp/Addr/Data ( 温度 / アドレス / データ ): このリストボックスはルックアップテーブルの最新の値を表示します 新しいテーブルエントリは -40 ~+100 の範囲で 4 ごとに割り当てられます 2. Change Individual Values ( 個々の値の変更 ): 選択した任意の位置のルックアップテーブルに新しい値を入力することができます 3. Fill Table Using Equations ( 式を使用してテーブルに記入 ): 式を使用して選択したテーブルに値を記入することができます この値は [CAL ( 計算 )] ボタンを押すことによって最初に計算されます ユーザは計算された値を確認した後 [Fill ( 記入 )] ボタンをクリックしてルックアップテーブルに新しい値を書き込むことができます 一次関数 べき関数 および多項式関数 ( 最大 4 次 ) のオプションが利用可能です Page 8 of 15
1 図 5. プログラミングモード 1. Normal/Program ( 通常 / プログラム ) ボタン : [Normal ( 通常 )] または [Program ( プログラム )] をクリックすることで これらのモードの間で GUI の動作が切り替わります プログラムモードでは ( 図 5) インシステムプログラマ (ISP) と J9 コネクタを使用して μc をプログラミングすることができます [Program ( プログラム )] または [Initialize/Test Communications ( 初期化 / テスト通信 )] のいずれかをクリックするとソフトウェアを通常モードに戻すことができます Page 9 of 15
6 I/O と制御の説明 部品名称機能 J1 TX_BRST バーストイネーブル入力 レーザドライバの出力は TX_BRST 信号をアサートすると有効になります TTL 互換 SMA コネクタ J4 SFF モジュールのコネクタ (7 項を参照 ) J9 ISP コネクタ ピン 1 MISO ピン 2 V CC (+3.3V) ピン 3 SCK ピン 4 MOSI ピン 5 RESET ピン 6 GND J10 TD+ 送信データの非反転入力 (DC 結合 SMA コネクタ ) J15 TD- 送信データの反転入力 (DC 結合 SMA コネクタ ) J13 RD+ 受信データの非反転出力 (AC 結合 SMA コネクタ ) J11 RD- 受信データの反転出力 (AC 結合 SMA コネクタ ) J14 5V_INPUT 電源の +5V 入力 LDO レギュレータが SFF モジュールに +3.3V の電源電圧を供給します J16 GND_INPUT 電源のグランド入力 D6 USB_PWR ホストボード (HFRD-26.0) が USB ケーブルを介してコンピュータに接続されると LED が点灯します D7 SD モジュールによって信号検出がアサートされると LED が点灯します D9 D10 D16 PROG M-POK TX-ENABLE ホストボードが通常動作モードのときに LED が点灯します ホストボードが ISP プログラミングモードのときには LED は点灯しません LDO レギュレータによって生成された +3.3V 電源が正しく動作しているときに LED が点灯します L ドライバが無効のときに LED が点灯します TP17, TP23 GND グランドテストポイント Page 10 of 15
7 信号の定義 (20 ピンコネクタ J4) I/O の方向は SFF モジュールを基準としています コネクタ ピン (J1) I/O のタイプ 名称 定義 1 LVTTL OUTPUT MISO 2 SUPPLY GND グランド 3 SUPPLY GND グランド 4 N.C. 接続なし 5 N.C. 接続なし 6 SUPPLY GND グランド ISP プログラムに使用 7 SUPPLY VCCR レシーバの電源接続 (+3.3V) 8 LVTTL OUTPUT SD 信号検出 信号検出は レシーバの入力パワーが設定されたスレッショルドを超えるとハイにアサートされます 9 CML OUTPUT RD- 受信データの反転出力 (SFF モジュール内の AC 結合 ) 10 CML OUTPUT RD+ 受信データの非反転出力 (SFF モジュール内の AC 結合 ) 11 SUPPLY VCCT トランスミッタの電源接続 (+3.3V) 12 SUPPLY GND グランド 13 LVTTL トランスミッタの無効化 TDIS をハイにアサートすると トランスミッタが無効に TDIS INPUT されます 14 INPUT TD+ トランスミッタの非反転データ入力 (DC 結合 *) 15 INPUT TD- トランスミッタの反転データ入力 (DC 結合 *) 16 SUPPLY GND グランド 17 18 19 20 LVTTL INPUT LVTTL INPUT/ OUTPUT LVTTL COMPATIBLE INPUT LVTTL INPUT SCL SDA 2 線式シリアルインタフェースのクロックライン HFRD-25.2 モジュール内でハイにプルアップされています このピンは ISP プログラミングにも使用されます (SCK) 2 線式シリアルインタフェースの双方向データライン HFRD-25.2 モジュール内でハイにプルアップされています このピンは ISP プログラミングにも使用されます (MOSI) TX_BRST 高速バーストイネーブル入力 (TTL 互換 DC 結合 *) RESET マイクロコントローラのリセット入力 アクティブロー HFRD-25.2 上でハイにプルアップされています *DC 結合 I/O いかなる接続を行う場合も その前に これらのピン上の DC 電圧がテスト機器と適合していることを必ず確認してください Page 11 of 15
8 部品リスト Designation Qty Description C1-C4, C10, C25-C27, C49, C50, C57, C62, C65, C67, C69-C71, C80, C86, C90-C92 22 0.1μF ± 10% Ceramic Capacitor (0402) C18, C22 2 33pF ± 10% Ceramic Capacitor (0402) C24, C37, C52, 4.7μF ± 10% Ceramic 4 C84 Capacitor (0805) C34, C51, C64, 1μF ± 10% Ceramic Capacitor 6 C66, C79, C99 (0603) C58, C68, C75, 0.01μF ± 10% Ceramic 4 C77 Capacitor (0402) C81 1 4.7μF ± 10% Ceramic Capacitor (0603) C82, C83 2 0.01μF ± 10% Ceramic Capacitor (0603) C85 1 0.1μF ± 10% Ceramic Capacitor (0603) C87, C88 2 1μF ± 20% Ceramic Capacitor (0402) C89 1 10μF ± 20% Ceramic Capacitor (0603) D6, D7, D9, D10 4 Green LED D16 1 Red LED J1, J10, J11, Side-Mount SMA Connector, 5 J13, J15 Tab Contact J3 1 USB Connector, Tyco 440247-1 J4 1 SFF Socket J9 1 2x3 Header, 0.1in Spacing L1, L25, L26 3 1500Ω Ferrite Bead (0603), TDK MMZ1608A152ET L2 1 22μH Inductor, Taiyo-Yuden CBC3225T220M L18 1 4.7μH Inductor, Taiyo-Yuden CBC3225T4R7M Q1, Q3 2 PNP MOSFET Transistor, Fairchild FDN306P R6, R53, R66, R68, R70, R72, R73, R75, R78, R98, R105, R109, R113, R114 15 Open (0402) R12, R37, R41, R48 4 4.75kΩ ±1% Resistor (0402) R18, R59, R61, R69 4 475Ω ±1% Resistor (0402) R24 1 1.5kΩ ±1% Resistor (0402) R25, R49-R51, R60, R107, 7 10kΩ ±1% Resistor (0402) R108 R40 1 100Ω ±1% Resistor (0402) R52, R55, R62, R67, R74 5 49.9Ω ±1% Resistor (0402) R54 1 1kΩ ±1% Resistor (0402) R56-R58, R100, R110 5 0Ω Resistor (0403) R63 1 49.9kΩ ±1% Resistor (0402) R64 1 24.9kΩ ±1% Resistor (0402) R65 1 100kΩ ±1% Resistor (0402) R71, R132, R134 3 10Ω ±5% Resistor (0402) R106 1 681Ω ±1% Resistor (0402) R111, R112 2 0.1Ω ±1% Resistor (1206) R130, R131 2 100Ω ±5% Resistor (0402) TP17, TP23, J14, J15 4 Test points U3, U13, U17 3 SPDT Analog Switch, MAX4729EXT-T U6 1 Digital Resistor DS3902U-530 U10 1 Microcontroller, Microchip PIC16C745-I/SO U12 1 Dual Inverter, Fairchild NC7WZ04P6X U15 1 LDO Regulator, MAX1793EUE-33 U16 1 Dual Buffer, Fairchild NC7WZ16P6X U18, U19 2 ADC, Max1362EUB U20, U22 2 High-Side Current-Sense Amp., MAX4070AUA U27, U28 2 Bidirectional Level Translator, MAX3370EXK Y1 1 Crystal, ECS Inc. XC679CT Page 12 of 15
9 回路図 図 6. HFRD-26.0 SFF GEPON ホストボードの回路図 Page 13 of 15
10 ボード寸法 / レイアウト 図 7. HFRD-26.0 アプリケーション図 ( 第 4 層 ) 図 8. ボードレイアウト 部品面 ( 第 1 層 ) 図 9. ボードレイアウト グランドプレーン ( 第 2 層 ) Page 14 of 15
図 10. ボードレイアウト 電源プレーン ( 第 3 層 ) 図 11. ボードレイアウト 半田面 ( 第 4 層 ) 11 層プロフィール HFRD-26.0 GEPON SFF ホストボードには インピーダンスを制御した伝送ラインが組み込まれています 層プロフィールは 以下の仮定に基づいています 1. 誘電体は 誘電率が約 4.5 の FR-4 である 2. 1 オンス ( 約 28g) の銅箔 C D C PREPREG A B A CORE Single Ended Coupled A N.A. 8mil B >50mil 10mil C 8mil 8mil D As needed As needed PREPREG 図 12. 層プロフィール Microsoft および Windows は 米国およびその他の国々における Microsoft Corporation の登録商標です Atmel は Atmel Corporation の登録商標です マキシムは完全にマキシム製品に組込まれた回路以外の回路の使用について一切責任を負いかねます 回路特許ライセンスは明言されていません マキシムは随時予告なく回路および仕様を変更する権利を留保します Page 15 of 15