SPT-P2T13V3-40D デュアル 3G-SDI SFP 送信光モジュール技術チュートリアル
本チュートリアルはSopto SPT-P2T13V3-40D純正データシートに基づき、ハードウェアエンジニア、システムインテグレーションエンジニアを対象に、製品原理、ハードウェア配線、電源投入デバッグ、DDM診断、トラブルシューティングの全工程を網羅しています。
1 製品概要
SPT-P2T13V3-40Dはデュアル送信型SFP光モジュールで、LCインターフェース、1310nm DFBレーザー、シングルモードファイバー伝送距離40km、商業用温度範囲0~70°C、SMPTE 297-2006規格準拠、SD-SDI/HD-SDI/3G-SDI(レート50Mbps-2.97Gbps)対応、SDIパタージェニックテストパターン完全対応、MCU制御とDDMデジタル診断内蔵、RoHS準拠、単一電源+3.3V供电。
重要ポイント：本モジュールはデュアル送信モジュール(デュアルTOSA)であり、受信チャネルはありません。対応するSDI受信光モジュールと組み合わせて使用する必要があります。
コア主要パラメータ(データシートより)
| パラメータ | 仕様 |
|---|---|
| 中心波長 | 1260-1360nm、典型1310nm DFB |
| 平均出力光パワー | -2 ~ +2dBm(SMFシングルモードファイバー出力) |
| 消光比 ER | >=5dB |
| SMSR 辺モード抑圧比 | >=30dB |
| 電源 | 3.13-3.47V、典型3.3V、最大500mA |
| 動作ケース温度 | 0~+70°C(商業用グレード) |
| 差動入力インピーダンス | 90-110Ω、内部AC結合100Ω終端、PECLレベル入力 |
| I2C 最大クロック | 280KHz、LVCMOSロジックレベル |
| DDM 精度 | 温度 ±3°C；電圧 ±3%；バイアス電流 ±10%；送信光パワー ±3dB |
2 ハードウェアピンと回路設計ガイド
モジュールは20ピンSFPゴールドフィンガーコネクタを搭載し、2つの独立した送信チャネルTX1、TX2を備えています。チャネルは完全に独立しており、相互に干渉しません。
主要信号ピンの説明
| ピン | 信号 | 機能説明 |
|---|---|---|
| 18、19 | TD1+ / TD1- | チャネル1 SDI差動データ入力、内部AC結合、100Ω終端、PECL差動入力400~1800mV |
| 8、9 | TD2+ / TD2- | チャネル2 SDI差動データ入力 |
| 20 | TX1_DIS | チャネル1送信停止入力、モジュール内部にプルアップあり；2.0V~Vcc：レーザーオフ；0-0.8V：送信オン；オープン = オフ |
| 10 | TX2_DIS | チャネル2送信停止入力 |
| 2 | TX1_FAULT | チャネル1故障指示(オープンコレクタ出力)、ホスト側は4.7-10Kプルアップ必須；ローレベル正常、ハイレベルはレーザー故障 |
| 12 | TX2_FAULT | チャネル2故障指示 |
| 5 | I2C_CLK(SCL) | 管理クロック、ホスト4.7-10KプルアップVCC_TXへ |
| 6 | I2C_DATA(SDA) | 管理データ、ホスト4.7-10KプルアップVCC_TXへ |
| 15/16 | VCC_TX1/VCC_TX2 | デュアル送信電源3.3V |
| 1/4/7/11/14/17 | VEE_TX | モジュールグランド |
ホストPCB設計の必須要件
- TX_FAULT故障ピン：オープンコレクタ出力、マザーボードは2.0V~Vccへの4.7k-10kΩプルアップ抵抗を追加する必要があり、オープンにしてはいけません；ローレベル0-0.8Vは正常動作、ハイレベルはレーザー故障を示します。
- TX_DISピン：モジュール内部にプルアップあり、ホストは0-0.8Vを出力してレーザーを有効化；>2Vでレーザーを無効化；オープンはデフォルトでレーザー無効。
- I2CバスSCL/SDA：マザーボードは4.7-10Kプルアップ抵抗を追加する必要があり、プルアップ電圧はモジュール電源3.3Vを使用、I2Cクロックレート<=280KHz、ロジックロー0-0.8V、ハイ2.0-3.3V、0.8-2.0Vは未定義領域。
- SDI差動入力TDx+/TDx-配線は差動インピーダンス100Ω差動インピーダンスを厳密に制御し、配線はできるだけ短くし、ビアを最小限に抑え、インピーダンス不連続によるジッター超過を回避する必要があります；モジュールはすでに内部AC結合を持っているため、マザーボード側にDCブロッキングコンデンサを追加しないでください。
- 電源リップル制御：3.3V電源リップルは50mV未満に制御し、モジュール最大電流500mA、電源回路は十分なグラウンドプレーンを備える必要があります。
3 タイミングと電源投入シーケンス
すべてのタイミングリファレンスは純正データシートに基づいています。ホストソフトウェアの電源投入ロジックは以下に従う必要があります：
- モジュール電源投入後、初期化時間
t_init <=300msを待ち、内部MCUの初期化が完了してからI2Cの読み書きを許可します； - 送信チャネルを有効にするには：TX_DISを0-0.8Vにローにプル；送信有効化時間
t_on <=1ms； - 送信チャネルを無効にするには：TX_DISを>2Vにハイにプル、無効化時間
t_off <=10us； - 故障回復後：TX_DISを少なくとも
10us(t_reset)ハイにプルし、その後ローにプルして故障リセットを完了； - TX_FAULT故障報告応答時間
t_fault <=100us。
⚠️ モジュール電源投入直後にI2Cの読み書きを行わないでください。初期化に300ms待つ必要があります。そうしないとI2C読み取りに失敗します。
4 DDMデジタル診断読み取り(I2C)
モジュールはSFF-8472 DDMデジタル診断をサポートしています。
注：0xA0、0xA2はSFF-8472業界標準I2Cアドレスであり、純正仕様書には明記されていません。
- 0xA0：読み取り専用製品ID情報(モデル、メーカー)
- 0xA2：DDMリアルタイムモニタリングデータ、読み取り：モジュール温度、電源電圧、レーザーバイアス電流、TX出力光パワー。
利用可能なモニタリング項目
| モニタリング項目 | 測定範囲 | 精度 |
|---|---|---|
| モジュールケース温度 | 0~70°C | ±3°C |
| 電源電圧 | 3.0-3.6V | ±3% |
| レーザーバイアス電流 | 0-100mA | ±10% |
| TX出力光パワー | -2~+2dBm | ±3dB |
注意：本モジュールは送信モジュールであり、受信光パワーのモニタリングはありません。I2C読み取りクロックは280KHzを超えないでください。
5 設置、光リンク、テストガイドライン
- 静電気防止：モジュールの挿入/取り外し時は静電気防止リストバンドを着用し、裸手でゴールドフィンガーや光ポート端面に触れないでください。クラス1レーザー製品であり、光ポート出力を直接見ないでください。
- ファイバー：OS2シングルモードLCデュプレックスファイバーパッチコードを使用する必要があります。40kmリンクではファイバー損失を計算する必要があります；モジュール出力パワーは-2~+2dBmであり、受信端の光パワーは受信モジュールの感度ウィンドウ内に収まる必要があります。
- 信号テスト：SDI信号テストにはビデオ波形モニターを使用してジッター仕様をテストする必要があります；
- 3G-SDI最大許容総ジッター(パタージェニックパターン)120ps；HD-SDIパタージェニックパターン115ps；SD-SDIパタージェニックパターン300ps、仕様はデータシートから。
- モジュールはSDIパタージェニックパターンテストをサポートしており、これは放送用SDIモジュールの重要な仕様です。SDI信号ジェネレーターを使用してパタージェニックパターンを出力し、リンクの安定性を検証できます。
6 一般的なトラブルシューティングチェックリスト
| 故障現象 | トラブルシューティング方向 |
|---|---|
| レーザーが発光しない | 1)TX_DISがハイにプルされているかオープンか？2)電源投入後t_init初期化を待ったか？3)VCC電源は3.13-3.47Vか？4)TX_Faultピン状態を確認して故障指示がないか |
| TX_FAULTが継続的にハイ(故障) | 1)電源電圧異常；2)レーザー内部故障；3)マザーボードプルアップ抵抗がはんだ付けされているか確認；4)TX_DISリセット手順を実行 |
| I2Cが読み取れない | 1)SCL/SDAプルアップ抵抗を確認；2)I2Cクロック<=280KHz；3)電源投入後>=300ms待機；4)ロジックレベルがLVCMOSを満たすか確認；バスがスタックしていないか確認 |
| SDI画像のちらつき、ノイズ | 1)差動入力インピーダンスは100Ωか？2)差動入力振幅は400-1800mVか？3)ジッター仕様を確認、信号源出力品質を確認；4)電源リップルが大きすぎる |
| DDM読み取りデータ異常 | 内部/外部キャリブレーションモードが使用されているか確認、読み取りレジスタアドレス0xA2を確認、I2C通信が安定しているか確認 |
7 機械寸法
SFP-MSA標準パッケージ、外形寸法57x13.4x8.5mm；デュアルLC光ポート、2つのTOSA横向き間隔6.25±0.05mm；ゴールドフィンは標準SFP-MSA 20ピン、物理的にSFP/SFP+ケージと互換性があります。本モジュールはSDIビデオ伝送専用であり、SFP+高速データプロトコルはサポートしていません。
注：カスタマイズサービスが必要な場合は、お問い合わせください。
メール：info@sopto.com.cn
ウェブサイト：http://www.sopto.com.cn
