মডিউলের ইলেকট্রনিক্স: ড্রাইভার, TIA/LA, DSP, কন্ট্রোলার, পাওয়ার সাপ্লাই

দুটি অপটিক্যাল সাব-অ্যাসেম্বলির পেছনে একটি ছোট সার্কিট বোর্ড থাকে, যা বাকি সব কাজ করে: হোস্টের বৈদ্যুতিক বিটকে লেজার কারেন্টে রূপ দেয়, ফটোকারেন্টকে আবার পরিষ্কার ডেটায় ফিরিয়ে আনে, তাপমাত্রা ও বয়স বদলালেও লেজারের পাওয়ার স্থির রাখে, পরিমাপ করে ও রিপোর্ট দেয়, লো-স্পিড পিনের নির্দেশ মানে এবং কঠোর পাওয়ার বাজেটের মধ্যে চলে। এই পেজে বোর্ডটি ব্লক ধরে ধরে দেখানো হয়েছে এবং প্রতিটি ব্লকের সঙ্গে বাইরে থেকে যা দেখা যায়, অর্থাৎ পিন, মেমোরি বাইট ও DDM মান, তার সম্পর্ক দেখানো হয়েছে।

ব্লক ডায়াগ্রাম

                    ┌─────────────── 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

অপটিক্যাল অংশ: TOSA, ROSA, BOSA; ক্লক ব্লক: CDR; DSP বিস্তারিতভাবে: মডুলেশন ও DSP।

লেজার ড্রাইভার

ফাংশন	কীভাবে	যা দেখা যায়
বায়াস কারেন্ট: লেজারকে থ্রেশহোল্ডের ওপরে রাখে	নিয়ন্ত্রণযোগ্য কারেন্ট সোর্স, MCU-এর APC লুপ এটি সেট করে	DDM-এর Tx বায়াস; তাপমাত্রা ও বয়স বাড়লে বাড়ে (Tx বায়াস ও এজিং)
মডুলেশন কারেন্ট: বিটের এক ও শূন্য তৈরি করে	দ্রুত কারেন্ট সুইচ (NRZ) বা বহুস্তরীয় ড্রাইভার (PAM4); 10G DFB-তে 20–80 mA সুইং, VCSEL-এ কয়েক mA	এক্সটিংকশন রেশিও; DDM-এ দেখা যায় না
EML ড্রাইভ	লেজারে কারেন্ট দেওয়ার বদলে মডুলেটরের দুই প্রান্তে 1.5–2.5 V ভোল্টেজ সুইং	EML মডিউলে বায়াস ফিল্ড শুধু DFB অংশের
প্রি-এমফ্যাসিস / ডি-এমফ্যাসিস, আই শেপিং	উৎপাদনের সময় ভেন্ডর প্রোগ্রাম করে	আই মাস্ক কমপ্লায়েন্স
TX_DISABLE	পিন (বা সফট বিট) ড্রাইভারের আউটপুট স্টেজ নিয়ন্ত্রণ করে; ~10 µs-এর মধ্যে বন্ধ হয়, 1 ms-এর মধ্যে চালু হয়	Tx পাওয়ার সর্বনিম্ন স্তরে নেমে যায়
TX_FAULT	ড্রাইভার ওভার-কারেন্ট, ওপেন হয়ে যাওয়া লেজার বা APC ব্যর্থতা ধরলে ফ্ল্যাগ তোলে; রিসেট করতে হোস্ট TX_DISABLE-এ পালস দেয়	হোস্টে ল্যাচ হয়ে থাকা ত্রুটি: বিকল হওয়া

রিসিভার চেইন: TIA ও LA

ব্লক	কাজ	প্রধান প্যারামিটার
TIA (ট্রান্স-ইম্পিডেন্স অ্যাম্প্লিফায়ার)	ফটোডায়োডের কারেন্টকে (µA) ভোল্টেজে (mV) রূপান্তর করে; নয়েজ কম রাখতে সাধারণত ROSA-এর ভেতরে ফটোডায়োড থেকে কয়েক মিলিমিটার দূরে বসানো হয়	ট্রান্সইম্পিডেন্স (kΩ), ইনপুট নয়েজ (এটিই সংবেদনশীলতা ঠিক করে), ব্যান্ডউইথ ≈ 0.7 × সিম্বল রেট; PAM4-এ AGC-সহ লিনিয়ার TIA, যাতে চারটি লেভেল অক্ষুণ্ণ থাকে
LA (লিমিটিং অ্যাম্প্লিফায়ার), NRZ-এর জন্য	ইনপুটের অ্যাম্প্লিটিউড যাই হোক, TIA-এর আউটপুটকে নির্দিষ্ট ডিজিটাল লেভেলে পরিণত করে; এতে থাকে সিগন্যাল-ডিটেক্ট কম্পারেটর	LOS অ্যাসার্ট/ডি-অ্যাসার্ট থ্রেশহোল্ড (হিস্টেরেসিস ~2 dB) → RX_LOS পিন ও বাইট
লিনিয়ার অ্যাম্প্লিফায়ার + ADC, PAM4-এর জন্য	DSP-কে ওয়েভফর্মের একটি বিশ্বস্ত প্রতিলিপি জোগায়	ENOB, ব্যান্ডউইথ
Rx মনিটর	গড় ফটোকারেন্টের একটি প্রতিলিপি, যা MCU ডিজিটাল মানে রূপান্তর করে	DDM-এর Rx পাওয়ার, DDM-এর সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য মান (নির্ভুলতা ও সীমাবদ্ধতা)

ফটোডায়োডের নিজের ভূমিকা: রিসিভার।

রিটাইমিং ও সিগন্যাল প্রসেসিং

CDR / রিটাইমার: ক্লক পুনরুদ্ধার করে এবং এক বা উভয় দিকে ডেটার টাইমিং নতুন করে ঠিক করে; SFP+-এ (হোস্টের দিকে), SFP28/QSFP28-এ (উভয় দিকে) থাকে, বাইপাস ঐচ্ছিক (CDR)।
DSP: PAM4 মডিউলে LA/CDR জোড়ার বদলে বসে ADC → ইকুয়ালাইজার → ডিসিশন → DAC; এটি গিয়ারবক্স ফাংশনও সম্পাদন করে (50G-এর 8টি হোস্ট লেন ↔ 100G-এর 4টি মিডিয়া লেন), আর কোহেরেন্ট মডিউলে FEC-ও চালায়। বোর্ডের সবচেয়ে বেশি পাওয়ার খাওয়া চিপ (400G মডিউলে 3–6 W): মডুলেশন ও DSP।
লিনিয়ার (LPO) ডিজাইনে DSP বাদ দেওয়া হয় এবং ইকুয়ালাইজেশন করে হোস্টের SerDes; ফলে মডিউলে থাকে শুধু ড্রাইভার আর TIA।

মাইক্রোকন্ট্রোলার

MCU-ই মডিউল চালায়: ADC-র মাধ্যমে তাপমাত্রা, Vcc, বায়াস এবং Tx ও Rx মনিটর স্যাম্পল করে আর কারখানার ক্যালিব্রেশন প্রয়োগ করে সেগুলোকে মানে রূপান্তর করে; APC এবং (থাকলে) TEC কন্ট্রোল লুপ চালায়; থ্রেশহোল্ডের সঙ্গে তুলনা করে ফ্ল্যাগ ও IntL তোলে; দুই-তারের বাসে সাড়া দেয় এবং পেজ ও ব্যাংকসহ মেমোরি ম্যাপ ইমুলেট করে; পাসওয়ার্ড ও সুরক্ষা কার্যকর করে; CMIS মডিউলে স্টেট মেশিন ও CDB চালায়। বিস্তারিত এবং প্রোগ্রামিংয়ের সঙ্গে এর সম্পর্ক: কন্ট্রোলার ও ফার্মওয়্যার।

পাওয়ার বিতরণ

স্টেজ	উদ্দেশ্য	মন্তব্য
ইনরাশ লিমিটার / হট-সোয়াপ কন্ট্রোলার	মডিউল ঢোকানোর সময় কারেন্ট ধাপে ধাপে বাড়ায়, যাতে হোস্টের রেলের ভোল্টেজ না নামে	SFF-8431 ও QSFP স্পেসিফিকেশন ইনরাশ কারেন্টের সীমা বেঁধে দেয়; লিমিটার বিকল হলে মডিউল ঢোকানোর সময় পাশের মডিউলগুলো রিসেট হয়
LDO	ড্রাইভার, TIA ও CDR-এর জন্য 3.3 V → 1.8 / 1.2 / 0.9 V	সরল, কম নয়েজ, দক্ষতা ~70–80 %; ~1.5 W পর্যন্ত যথেষ্ট
সুইচিং রেগুলেটর (বাক)	DSP-ভিত্তিক 400G+/কোহেরেন্ট মডিউলের জন্য	দক্ষতা 85–90 %; এ কারণেই 12 W-এর মডিউল 15 W-এর হিটার হয়ে ওঠে না
ফিল্টারিং	3.3 V ইনপুটে ফেরাইট বিড ও ক্যাপাসিটর	বাসের নয়েজ হোস্টে না যাওয়ার জন্য স্পেসিফিকেশন এটি বাধ্যতামূলক করেছে
পাওয়ার ক্লাস ঘোষণা	শনাক্তকরণ বাইট হোস্টকে সর্বোচ্চ সম্ভাব্য পাওয়ার খরচ জানায়	পাওয়ার ও তাপ

DDM-এর Vcc মাপা হয় ইনপুট ফিল্টারের পরে; মান সাধারণত হোস্ট রেলের চেয়ে 50–150 mV কম হয় (তাপমাত্রা ও ভোল্টেজ)।

লো-স্পিড পিন ও সেগুলো কে সামলায়

পিন	পরিবার	যে অংশ সামলায়	প্রভাব
TX_DISABLE	SFP, XFP	ড্রাইভার এনাবল (হার্ডওয়্যার) + MCU (সফট বিট)	লেজার বন্ধ
TX_FAULT	SFP, XFP	ড্রাইভারের ত্রুটি শনাক্তকরণ → MCU → পিন	ল্যাচ হওয়া ত্রুটি
RX_LOS	SFP, XFP	LA-এর সিগন্যাল ডিটেক্ট → পিন ও স্ট্যাটাস বাইট	আলো নেই
RS0 / RS1	SFP+	CDR / LA ব্যান্ডউইথ নির্বাচন, MCU-এর মাধ্যমে	রেট সিলেক্ট
MOD_ABS / ModPrsL / PRSn	সব	মডিউলের ভেতরে গ্রাউন্ডের সঙ্গে জোড়া একটি স্ট্র্যাপ	উপস্থিতি
LPMode / LPWn	QSFP, CMIS	MCU উচ্চ পাওয়ারের ব্লকগুলো (DSP, লেজার) বন্ধ রাখে	লো-পাওয়ার অবস্থা
ResetL / RSTn	QSFP, CMIS	MCU রিসেট	পুনরায় ইনিশিয়ালাইজেশন
IntL / INT	QSFP, CMIS	MCU-এর ফ্ল্যাগ লজিক	ইন্টারাপ্ট
ModSelL	QSFP, QSFP-DD	MCU-এর I²C অ্যাড্রেস ডিকোডার	বাস ভাগাভাগি

প্রতিটি পরিবারের পিনের সংজ্ঞা: SFP হার্ডওয়্যার, QSFP হার্ডওয়্যার।

তাপের পথ

ইলেকট্রনিক্স ও অপটিক্সের তাপ ধাতব হাউজিংয়ে ছড়ায়, যা মডিউলের হিট সিংকের কাজ করে; সেখান থেকে তাপ নিয়ে যায় কেজের ওপর চাপানো হিট সিংক ও চ্যাসিসের বায়ুপ্রবাহ। থার্মাল প্যাড DSP ও লেজার ড্রাইভারকে হাউজিংয়ের সঙ্গে তাপীয়ভাবে যুক্ত করে। 70 °C কেস তাপমাত্রার জন্য রেটেড মডিউলে DSP জাংশন তার চেয়ে 20–30 °C বেশি গরম হতে পারে; তাই মডিউলের আয়ু ঠিক করে বায়ুপ্রবাহ, “ঘর ঠান্ডা থাকা” নয়।

বোর্ডে কী বিকল হয়

বিকল অংশ	লক্ষণ	অপটিক্স থেকে আলাদা করার উপায়
ড্রাইভার	Tx ত্রুটি; বায়াস স্বাভাবিক বা সর্বোচ্চ সীমায় থাকা অবস্থায় Tx পাওয়ার শূন্য বা অর্ধেক	বায়াসের রিডিং বনাম Tx-এর রিডিং
TIA / LA	Rx পাওয়ার ঠিকঠাক দেখায়, অথচ ডেটা নেই; অথবা আলো থাকা সত্ত্বেও LOS	দূরপ্রান্তের Tx ও আপনার Rx ঠিক থাকা সত্ত্বেও লিংক হয় না
CDR / DSP	শুধু একটি রেটেই লিংক ওঠে, LOL ফ্ল্যাগ, হোস্টের দিকে BER বেশি	VDM ও FEC
MCU / ফার্মওয়্যার	I²C-তে সাড়া নেই, DDM জমে যাওয়া, স্টেট মেশিন আটকে থাকা	মডিউল দেখাই যায় না বা মান কখনো বদলায় না
রেগুলেটর	লোডের সময় রিসেট, কম Vcc, পাশের মডিউল প্রভাবিত	ট্রাফিকের সঙ্গে Vcc-এর প্রবণতা
ইনরাশ লিমিটার	মডিউল ঢোকালে কার্ডের অন্য মডিউল রিসেট হয়	শুধু হট-প্লাগের সময় ঘটে

CodingBox-এ

ইলেকট্রনিক্স যা মাপে ও নিয়ন্ত্রণ করে, তার সবই টেস্ট বেঞ্চে দেখা যায়: DDM স্ক্রিনে DDM-এর মান ও ফ্ল্যাগ, Tx ডিজেবল ও রেট সিলেক্টের অবস্থা, CMIS মডিউলের স্টেট; আর EEPROM editor স্ক্রিনে পাওয়ার ক্লাস ও CDR-এর উপস্থিতি ঘোষণাকারী শনাক্তকরণ তথ্য। যে মডিউলের বায়াস ড্রাইভারের সর্বোচ্চ সীমায় ঠেকেছে অথচ Tx পাওয়ার কমে যাচ্ছে, সেখানে বোর্ড জানিয়ে দিচ্ছে যে তার লেজারের আয়ু শেষ।

এই নিবন্ধে কোনো অশুদ্ধ তথ্য বা ভুল পেলে সংশ্লিষ্ট অংশটি নির্বাচন করুন এবং Ctrl+Enter চেপে ।