利用Q3D分析LD submount的帶寬
光模塊TOSA的最后一個器件是LD,承載LD的submount設計也很關鍵,如果設計的submount本身帶寬不足,前面的高速電路優化的再好也是白費功夫,正所謂行百里者半九十,深入了解自己設計的submount性能,才能整體把控模塊性能。
submount各家有各家的設計方法,有基于傳輸線結構設計的,也有基于微小型非傳輸線結構設計的,不管是哪種設計方法,衡量其性能好壞的唯有插入損耗IL(3dB損耗帶寬),那么該如何分析submount的帶寬呢?
基于3D model的HFSS當然也是可以的,只是3D仿真的時間通常都較長,尤其是全波性能分析更費時間,如果要快速出結果,要另辟蹊徑,使用Q3D+Designer的組合,正是一種又快又準的好方法。
Q3D提取submount寄生參數:
1、隨意建立一個submount的模型,尺寸不限,由于是差分信號輸入,因此需要建立兩組source和sink,仿真結束后,可以直導出模型的HSPICE模型,不導出亦可,現在Designer支持直接導入Q3D工程模型。(Q3D工程文件要求解后有結果才能導入)
2、Designer中導入HSPICE模型,分析S21,建立電路圖如下:
從SDD21曲線可以看出,當前的submount帶寬遠大于25GHz,然而不要高興的太早!!
加入bonding wire后的插入損耗:
submount通常跟FPC或PCB用bonding連接,如果在電路中加入bonding wire的寄生電感,又變現如何呢?如下圖,在電路中加入電感L1,對它做參數掃描,電感值從0.1nH到1nH變化,步進step=0.2nH:
如果信號的上升沿時間tr=16ps(28Gbps速率),那么高速通道需要的最小帶寬為f_min>0.35/16ps=21.875GHz,按下面的仿真IL來看,使用的金線電感不能超過0.7nH,超過0.7nH,通道的3dB帶寬就小于21.875GHz,同時為了設計的余量,最好控制金線電感不超過0.5nH。
金線電感不超過0.5nH,長度如何控制?
如下單根0.22mm金線(直徑25um)寄生電感為0.17nH,單位長度電感為0.17/0.22=0.77nH/mm,L_max=0.5/0.77=0.649mm,也就是控制電感值在0.5nH以內,金線長度不能超過649um。
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