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基于MEMS技术的1×N端口光开关的原理结构与用途分析

2020-01-27 10:32 次阅读

互联网应用的快速发展推动了基于ROADM技术的智能光网络的建设,新一代的CDC(无色、无方向性和无竞争)ROADM,其主流技术方案是1×N端口WSS (波长选择开关)+ N×M端口WSS,或者1×N端口WSS+N×M端口MCS(多播开关),如图1所示。基于成本考量,后者即1×N端口WSS+N×M端口MCS更受电信运营商和设备制造商欢迎。因此随着基于ROADM的智能光网络的发展,市场对MCS光开关的需求增长迅猛,特别是当ROADM技术由骨干网下沉至城域网时。

基于MEMS技术的1×N端口光开关的原理结构与用途分析

图1. 基于1×N端口WSS + N×M端口WSS或者1×N端口WSS+N×M端口MCS的CDC ROADM节点

8×16端口MCS光开关的结构如图2所示,它包括8个1×16端口的PLC光分路器和16个8×1端口的光开关,光分路器通常以PLC技术制备,而1×N端口光开关通常采用MEMS技术。最常用的是1×8和1×16端口光开关。

基于MEMS技术的1×N端口光开关的原理结构与用途分析

图2. 8×16端口MCS光开关结构(PS:光分路器,SW:光开关)

基于MEMS技术的1×N端口光开关,其结构如图3所示,它包括一个MEMS微镜、一个准直透镜和一个多纤插针。MEMS微镜通常贴装在一个TO管座上,然后通过TO管帽将准直透镜与TO管座组装成一个组件,最后在有源调试状态下,将多纤插针与前述组件对准并固定在一起。

基于MEMS技术的1×N端口光开关的原理结构与用途分析

图3. 基于MEMS技术的1×N端口光开关结构

图3中的器件结构非常简单,然而,要制作一个大端口数、低损耗的1×N端口光开关并不容易。最大损耗发生在离轴距离最远(Δmax)的端口处,该端口受离轴像差的影响最大。随着光学系统的相对孔径Δmax/f(f为准直透镜的焦距)增加,光学像差劣化。增加焦距f有助于减小像差,但长焦距会增加入射在MEMS微镜上的准直光斑直径,如是(1)

1×N端口MEMS光开关的工作原理及应用

其中ω0为光纤中的光斑半径,ωc为微镜上的光斑半径。

准直光斑的尺寸受限于MEMS微镜直径Ф,为了保证覆盖到准直光斑能量的99%,要求Ф》3ωc。然而,由于MEMS技术本身的限制,微镜的直径Ф与最大偏转角度θmax存在相互制约关系,比如一个典型的MEMS微镜参数为Ф=1mm、θmax=±4°。镜面直径Ф越大则最大偏角θmax=Δmax/f越小,从而反过来限制了光开关的端口数。因此我们知道,增加准直透镜的焦距f并不能提高光开关的端口数N。

考虑到上述困境,有三个途径可提高光开关的端口数,其一是改变多纤插针中的光纤排列方式,如图4所示,左图只需要单轴MEMS微镜,但端口数少一些;右图可以得到更多的端口数,但需要双轴MEMS微镜。一个双轴MEMS微镜的价格比单轴微镜贵得多。

基于MEMS技术的1×N端口光开关的原理结构与用途分析

图4. 多纤插针中的光纤排列方式

增加光开关端口数的第二个途径是减小光纤直径。我们知道,典型单模光纤的包层直径是125μm,通常以化学腐蚀工艺来减小光纤直径。腐蚀之后的光纤直径通常为60~80μm,但仍然不够小,因此光开关的端口数受限为N≤16。另外,腐蚀工艺的控制并不容易,这会增加多纤插针的成本。

增加光开关端口数的第三个途径是选用一个像差较小的准直透镜,非球面或者自聚焦透镜的性能,都会比C-Lens好一些。

随着运营商转型和用户需求对网络灵活性要求的增加, 基于WSS+MCS的ROADM技术实现方式,将成为城域网建设中的理想解决方案。而1×N MEMS光开关是MCS中的重要组成部分。

基于现有业务的需求以及面向未来网络发展的需求,亿源通推出了一系列自主研发的MEMS技术产品, 包括1×48通道的光开关。1×48 MEMS光开关是基于MEMS(微机电系统)技术和自由空间平台,具有体积小、延迟低、高效切换等特性,可广泛应用于光线路监控、OADM和测量仪器系统中。

基于MEMS技术的1×N端口光开关的原理结构与用途分析

图5. 1×48通道的光开关

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1是一款低压差(LDO)开关稳压器,具有出色的噪声性能。由于其创新设计,该电路在没有外部旁路电容的情况下达到令人印象深刻的40uVRMS噪声水平。这款LDO采用小型SOT-23 5引线封装,在空间和噪声非常高的情况下代表了理想设计师的选择。 没有外部带隙电容可加快唤醒信号的响应时间并将其保持在40us(重复模式)内,使MC33761成为便携式应用的理想选择。 MC33761低压差(LDO)线性稳压器还采用了一种新颖的架构,可防止存在过多的下冲快速瞬态突发,如在任何突发系统中。 最后,静态线路调节优于-75dB,它自然屏蔽下游电子设备免受波动线的影响。 特性 超低噪音:150 nV / sq。根Hz @ 100 Hz,40mVRMS 100 Hz - 100 kHz典型值,I out = 60 mA,Co = 1.0mF 从OFF到ON的快速响应时间:200 Hz重复频率时典型值为40ms 准备1.0 V平台:ON,900 mV高电平 额定输出电流80 mA具有100 mA峰值容量 典型压降90 mV @ 30 mA,160 mV @ 80 mA 纹波抑制:70 dB @ 1.0 kHz 1.5%输出精度@ 25°C 热关机 V out 可在2.5 V,2.8 V,2.9 V,3.0 V下使用,5.0...
发表于 07-30 06:02 93次 阅读
MC33761 LDO稳压器 80 mA 1 V 高PSRR 低噪声 带开/关控制

MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

8是一款中等电流,低压差(LDO)正线性稳压器,专为SCSI-2有源终端电路而设计。该器件为电路设计人员提供了一种经济的精密电压调节解决方案,同时将功率损耗降至最低。线性稳压器由1.0 V压差复合PNP / NPN传输晶体管,限流和热限制组成。该LDO采用SOIC-8和DPAK-3表面贴装功率封装。 应用包括有源SCSI-2端接器和开关电源的后置调节。 特性 2.85 V SCSI-2有源端接的输出电压 1.0 V Dropout 输出电流超过800 mA 热保护 短路保护 输出调整为1.4%容差 无需最低负载 节省空间的DPAK-3,SOT-223和SOIC-8表面贴装电源包 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 06:02 59次 阅读
MC34268 LDO稳压器 800 mA 2.85 V SCSI-2有源端接器

LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

PVC是用于汽车音响系统的多电压调节器。该IC具有3个稳压器,5V输出用于微控制器,9.85V输出用于照明,9V输出用于音频控制,6个高端开关。关于保护电路,它具有过流保护,过压保护和热关断功能。该IC最适用于汽车音响系统。 特性 3系统稳压器: VDD(MCU)照明音频 6个高侧开关 过流保护 BATT。检测:欠压1(
发表于 07-30 05:02 101次 阅读
LV5686PVC 线性稳压器 3通道 带6个高侧开关

NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线轨操作 可调频率从500 kHz到2 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...
发表于 07-30 04:02 88次 阅读
NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

NCV6357 同步降压转换器 处理器电源 I2C编程 5.0 A.

7是一款同步AOT(自适应导通时间)降压转换器,经过优化,可为高达5 V输入的调节系统提供汽车应用的不同子系统。该器件可提供高达5.0 A的电流,可编程输出电压范围为0.6 V至3.3 V.工作频率高达2.4 MHz,允许使用小型元件。同步整流和自动PFM伪PWM(PPWM)转换提高了整体解决方案的效率。 NCV6357采用扁平3.0 x 4.0 mm DFN-14封装。 特性 优势 输入电压范围为2.5 V至5.5 V 电池,3.3 V和5.0 V轨道供电应用 高达2.4 MHz的开关频率 降低输出电感和电容尺寸 使用引脚或I2C启用 灵活启用和禁用 关闭模式下的I2C访问 低功率预编程 一流的Transient / Ripple LPDDR4内存和ARMcore支持 4级热警告 精确温度控制 应用 终端产品 汽车POL 仪表,集群 信息娱乐 ADAS系统(视觉,雷达) Snap Dragon 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 02:02 112次 阅读
NCV6357 同步降压转换器 处理器电源 I2C编程 5.0 A.

NCV890230 汽车降压开关稳压器 2 A 2 MHz 45 V负载转储

230是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车,电池连接应用,必须使用高达36V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890230能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,并在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。 NCV890230还提供汽车电源系统中预期的多种保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 2.2 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频率折返增强短路保护 防止输出短路 1.7...
发表于 07-30 02:02 91次 阅读
NCV890230 汽车降压开关稳压器 2 A 2 MHz 45 V负载转储

NCV890231 汽车开关稳压器 降压 2 A 2 MHz

231是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车,电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890231能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。提供两个引脚以同步切换到时钟或另一个NCV890231。 NCV890231还提供汽车电源系统中预期的多种保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过...
发表于 07-30 02:02 64次 阅读
NCV890231 汽车开关稳压器 降压 2 A 2 MHz

NCV6356 同步降压转换器 处理器电源 I2C编程 5.0 A.

6是一款同步AOT(自适应导通时间)降压转换器,经过优化,可为高达5 V输入的调节系统提供汽车应用的不同子系统。该器件能够提供高达5.0 A的电流,可编程输出电压范围为0.6 V至1.4 V.工作频率高达2.4 MHz,允许使用小型元件。同步整流和自动PFM伪PWM(PPWM)转换提高了整体解决方案的效率。 NCV6356采用扁平3.0 x 4.0 mm DFN-14封装。 特性 优势 输入电压范围为2.5 V至5.5 V 电池,3.3 V和5.0 V轨道供电应用 高达2.4 MHz的开关频率 降低输出电感和电容尺寸 使用引脚或I2C启用 灵活启用和禁用 关闭模式下的I2C访问 低功率预编程 一流的Transient / Ripple LPDDR4内存和ARMcore支持 4级热警告 精确温度控制 应用 终端产品 汽车POL 仪表,集群 信息娱乐 ADAS系统(视觉,雷达) Snap Dragon 汽车 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 01:02 90次 阅读
NCV6356 同步降压转换器 处理器电源 I2C编程 5.0 A.

NCV890130 汽车开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储

130是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890130能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,并在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。 NCV890130还提供汽车电源系统中预期的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频率折返增强短路保护 防止输出短路 ±1.7...
发表于 07-30 01:02 51次 阅读
NCV890130 汽车开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储

NCV890131 汽车降压开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储 同步输入和同步输出

131是一款固定频率,单片,降压型开关稳压器,适用于汽车电池连接应用,必须使用高达32 V的输入电源。该调节器适用于汽车驾驶员信息系统中经常遇到的低噪声和小外形要求的系统。 NCV890131能够将典型的4.5 V至18 V汽车输入电压范围转换为低至3.3 V的输出,在高于敏感AM频段的恒定开关频率下,无需昂贵的滤波器和EMI对策。提供两个引脚以同步切换到时钟或另一个NCV890131。 NCV890131还提供汽车电源系统中预期的一些保护功能,如电流限制,短路保护和热关断。此外,即使使用小电感值和全陶瓷输出滤波电容,高开关频率也会产生低输出电压纹波 - 形成节省空间的开关稳压器解决方案。 特性 优势 2 MHz免费 - 运行开关频率 可以使用小尺寸,低成本的电感和EMC滤波器 内部N通道电源开关 更少的外部组件 低V IN 操作向下4.5 V 维持电池瞬变期间的操作 高V IN 操作至32 V 在电池瞬变期间维持运行 承受负载转储至45 V 保护负载免受装载转储 逻辑电平启用输入可直接连接电池 灵活启用 1.4 A (min)逐周期峰值电流限制 防止过电流故障 通过频...
发表于 07-30 00:02 55次 阅读
NCV890131 汽车降压开关稳压器 1.2 A 2 MHz 45 V负载转储 同步输入和同步输出

NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

1 / 73产品是280 kHz / 560 kHz升压调节器,具有高效率,1.5 A集成开关。该器件可在2.7 V至30 V的宽输入电压范围内工作。该设计的灵活性使芯片可在大多数电源配置中运行,包括升压,反激,正激,反相和SEPIC。该IC采用电流模式架构,可实现出色的负载和线路调节,以及限制电流的实用方法。将高频操作与高度集成的稳压器电路相结合,可实现极其紧凑的电源解决方案。电路设计包括用于正电压调节的频率同步,关断和反馈控制等功能。这些器件与LT1372 / 1373引脚兼容,是CS5171和CS5173的汽车版本。 特性 内置过流保护 宽输入范围:2.7V至30V 高频允许小组件 最小外部组件 频率折返减少过流条件下的元件应力 带滞后的热关机 简易外部同步 集成电源开关:1.5A Guarnateed 引脚对引脚与LT1372 / 1373兼容 这些是无铅设备 用于汽车和其他应用需要站点和控制更改的ons CS5171和CS5173的汽车版本 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 00:02 56次 阅读
NCV5171 升压转换器 280 kHz 1.5 A 用于汽车

LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

V-A是一个1通道降压型开关稳压器。 特性 优势 不受负载影响的软启动电路。 电源电路稳定运行。 频率FOLD BACK为负时下垂。 过流保护 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻来检测。 过流保护 开启/关闭功能(启用控制) 可在外部启用控制 同步整流的1通道降压型开关稳压控制器方法 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 21:02 134次 阅读
LV5768V-A 降压稳压器 开关 1通道

LV5762QA 降压型开关稳压器

QA是一个1ch降压电压开关稳压器。 特性 1ch降压开关稳压控制器 与负载无关的软启动电路 频率折返功能 开/关功能 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻进行检测。 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 21:02 83次 阅读
LV5762QA 降压型开关稳压器

LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NV是单通道降压型开关稳压器。 特性 与负载无关的软启动电路 ON / OFF功能 集成脉冲脉冲过流保护 电流模式控制 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 19:02 115次 阅读
LV5749NV 降压稳压器 开关 1通道

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 57次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 128次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM