LD發(fā)射機實例-基礎電子

精品文檔-下載后可編輯LD發(fā)射機實例-基礎電子圖1所示為國內東南大學設計的一種LD發(fā)射機原理圖。其發(fā)光部分LD采用VCSEL激光器，實現(xiàn)了單片集成。下面主要介紹一下該機驅動電路部分的模塊設計。芯片指標如表1所示。

圖1一種LD發(fā)射機框圖

表1LD發(fā)射器驅動電路芯片指標

（1）偏置模塊。

偏置模塊可以簡單地利用柵極受偏壓控制的工作在飽和區(qū)的NMOS管實現(xiàn)。如圖2所示。

圖2LD發(fā)射器偏置電路

需要注意的是，反饋電阻R的電阻值不能太大（不能大于20Ω）。因為需要偏置電流很大，比如說80mA，這樣大的直流電流經(jīng)過R的電壓降就會很大（20Ω×80mA＝1.6V），而電源只有＋5V，這樣顯然是不合適的。但是如果R的電阻值太小，就會使反饋作用較小。根據(jù)優(yōu)化，選取的電阻值應在10Ω左右。

（2）調制模塊。

調制模塊基本原理是利用差分對放大器構成電流開關，只要輸入差模電壓幅度足夠高，就可以使差分放大器工作在曲線兩端的非線性區(qū)，差分對管就變成電流開關，從而實現(xiàn)電流的脈沖調制。圖3為調制模塊電路拓撲圖。

圖3調制模塊電路拓撲圖

（3）自動功率控制模塊。

自動功率控制一般是利用LD組件的背向光監(jiān)視器所產生的光電流信號來自動跟蹤LD的閾值變化，提供LD的偏置電流來穩(wěn)定輸出光功率（因為調制的速度很高，所以這里指的是平均光功率）。一般是先把監(jiān)視電流經(jīng)過跨阻放大器變?yōu)殡妷盒盘枺缓蠼?jīng)過檢波電路，再通過電壓比較和放大，產生控制電壓?；驹砜驁D如圖4所示。

圖4APC基本原理框圖

（4）輸出告警模塊。

輸出告警（Failout）和自動功率控制（APC）配合使用。由PD反饋的監(jiān)視光功率減小到某個值以下，就應該輸出電平，指出這時的LD管已經(jīng)工作不正常。圖5中的Vin接在APC部分檢0得到的電壓點，Vr是外接可調的參考電壓，Vin和Vr作為差分放大器的輸入，差分放大器雙端變單端輸出，經(jīng)過源極跟隨器后，再經(jīng)兩極反相器輸出。此電路結構類似運放的基本結構，從而提高共模抑制比和差模電壓增益，也使得Vr的可調范圍大大增加。實際工作中，Vr由外部設定，當Vi高于Vr，輸出CMOS低電平，一旦Vi低于Vr，輸出變?yōu)镃MOS高電平，作為告警信號。

（5）電壓參考模塊。

芯片中調制驅動部分和自動功率控制部分都用到了參考電壓源，對于＋5V的電源，這個參考電壓定在1.2V。作為一個良好的參考電壓源，就要比較穩(wěn)定。這里穩(wěn)定是指不隨電源波動和不隨溫度波動。在LD激光驅動電路中，對參考電壓的要求更高。因為參考電壓的變化會引起輸出電流的波動，由此就會引起輸出光功率的波動，終會影響信號的傳輸。一般采用帶隙參考電壓源作為電路的電壓參考模塊，其原理比較復雜，這里不再展開。圖6為基于CMOS工藝實現(xiàn)的帶隙參考電壓源結構圖。

圖5輸出告警模塊

圖6帶隙參考電壓源結構圖

(6)使能控制模塊

使能控制模塊接在參考源模塊與偏置模塊和調制模塊之間，作用是使芯片在不工作的時候減小功耗。外部輸入的TTL使能電平作為傳輸門的控制電平。如圖7所示，當Enable（使能）電平為低時，輸出Vou