l 光通訊模組的訊號特性與混合效應
在高速光通訊模組（如400G QSFP-DD、800G OSFP）中，設計通常牽涉到數位訊號處理（DSP）、類比驅動器（Driver）、TIA、激光器與PD等元件共存，屬於典型的混合訊號系統。
雖然收發模組主要依賴高速差分訊號（如PAM4、NRZ），但其物理層（PHY）仍包含諸多類比電路元件，像是APD、PIN、Laser Driver等。當這些訊號在高速應用時，若PCB佈局與接地設計不當，會產生如過衝、反射、串擾、等問題，進而影響BER（Bit Error Rate）或Eye Diagram品質。因此有幾個設計大方向可供參考
一、訊號PCB的基本佈局概念
電源與地的處理尤為重要。類比電路對噪聲極為敏感，因此應與數位電路的噪聲進行有效隔離。類比與數位電路不僅僅是分開區域擺放，更應該從電源分配、接地層設計與佈線順序上全面考量。
以A/D轉換器為例，若類比電源與數位電源共用，容易導致訊號相互干擾。實際設計時，往往受到外部I/O位置或光收發器等固定元件限制，導致類比與數位電路無法完全分離，這時就更需在走線與電源規劃上巧妙處理，避免造成不良訊號耦合。
二、混合訊號PCB的實際設計案例：OC48介面卡
OC48介面卡為一種高速光通訊應用，操作速率達2.5Gbps，屬於高密度混合訊號設計的典型代表。卡上包含類比光收發器、微處理器、電源管理等單元。
設計時需合理配置訊號層、電源層與接地層，確保訊號阻抗一致性與抑制相鄰層間的干擾。類比與數位區域應配置在板子的對應區域中，盡可能保持最短的高速差分走線與最少的過孔，並避免走線橫跨接地或電源層的開口區，減少反射與時序錯誤。
若需跨層布線，應確保相鄰層為完整接地，並設計必要的阻抗匹配與回流路徑，防止訊號品質下降。
三、數位電路部分的佈線規劃
數位元件的電源走線應使用最短且最寬的線寬，搭配適當分佈的旁路電容。這些電容需緊靠電源腳安置，並盡量減少寄生電感，提升抑噪能力。
當需要設計接地層開口以進行類比與數位區隔時，應避免信號線跨越開口。若不得不跨越，該信號層下方應配置完整接地層，提供穩定回流。
設計時也應事先考量ATE測試需求，保留必要的過孔與測試點位置，並注意避免電源層被過孔焊盤中斷。
四、混合訊號的接地設計策略
針對是否將類比地與數位地分開，業界存在爭議。理論上，將地面分開可以隔離噪聲；但實務上，若信號跨越分割區，將形成大面積回路或偶極天線，反而產生更大EMI問題。
最佳做法是使用「統一接地」策略，在板子的類比區與數位區劃分明確，但底層為連續地面，避免訊號在線下方找不到回流通道。若實在需區分地層，可於A/D轉換器等關鍵IC下方，以最短引腳將AGND與DGND接到統一地上。
五、RF訊號區的設計要點
在RF設計中，高功率放大器與放大器必須物理隔離，避免相互干擾。通常將兩者分置於PCB兩側，或者以遮罩、金屬蓋進行隔離。RF走線盡量保持短直、走表層、並在下層有完整接地。
去耦電容的擺放亦非常關鍵，從最小電容開始，順序由近到遠配置，搭配旁路電感，形成完整濾波網路。避免電感併排放置，以免互感影響。
RF輸入與輸出必須遠離，避免回授造成振盪。若無法避免走線交錯，應設法使其十字交叉，並在交錯處鋪地屏蔽。所有可能成為天線的空地，若無法接地，建議取消。
🔍 Q1：為什麼高速光通訊模組特別需要注意混合訊號效應？
A1： 因為高速模組（如400G、800G）同時包含數位（DSP、MCU）與類比（Driver、TIA、Laser）電路，屬於混合訊號系統。若PCB設計不良，可能導致過衝、反射、串擾等問題，進一步影響眼圖品質與BER（Bit Error Rate）。
🔍 Q2：光模組PCB中，類比與數位電路該如何隔離與佈局？
A2： 除了物理區域劃分外，更應從電源分配、地層完整性與走線順序多方面考慮。尤其像A/D轉換器這種關鍵元件，若類比與數位電源混用，容易產生干擾。因此應實現「功能分區」+「回流連貫」的整合策略。
🔍 Q3：以OC48介面卡為例，高速光通訊板應該注意哪些走線細節？
A3： 需確保高速差分訊號最短、最少過孔、不跨接地開口；若必須跨層，需維持接地層完整並做好阻抗匹配與回流設計，否則可能產生反射、延遲錯配等訊號完整性問題。
🔍 Q4：混合訊號設計中，應該將類比地與數位地分開嗎？
A4： 理論上分開可隔離噪聲，但若信號跨越地層切割處，可能產生更大的EMI與回流干擾。實務上，推薦「統一接地」策略，僅在必要處（如A/D IC腳位）實施最短連接到共地，避免浮地或偶極效應。
🔍 Q5：RF區塊設計有什麼要注意的？是否也適用於光模組？
A5： 有的，尤其在採用EML或高頻DML時。需確保高功率與放大器物理隔離，RF走線短直、避免交錯，去耦與旁路設計要精確，避免交互干擾與不穩定振盪。這些原則在光模組的Laser Driver與Clock區也同樣適用。
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