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帶消光比控制的多速率激光驅(qū)動(dòng)器MAX3737

時(shí)間:2024-07-12 03:24:05 理工畢業(yè)論文 我要投稿
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帶消光比控制的多速率激光驅(qū)動(dòng)器MAX3737

摘要:MAX3737是MAXIM公司生產(chǎn)的一種帶有消光比控制的激光驅(qū)動(dòng)器。該器件的傳輸速率為155Mbps~2.7Gbps,可用作光纖網(wǎng)絡(luò)中的光發(fā)射機(jī)。該產(chǎn)品具有功耗低、工作電流小和消光比恒定等特點(diǎn)。文中介紹了MAX3737的主要性能、引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理;同時(shí)結(jié)合其典型應(yīng)用電路介紹了MAX3737的應(yīng)用設(shè)計(jì)過(guò)程。

1 引言

MAX3737是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的帶有消光比控制的激光驅(qū)動(dòng)器,它的工作速率為155Mbps~2.7Gbps,可用作多速率OC-3至OC-48 FEC等光纖系統(tǒng)中的光發(fā)射機(jī)。該產(chǎn)品與以往同類產(chǎn)品相比,不僅具有傳輸速率高、供電電流小和輸出平均功率恒定等特點(diǎn),而且在激光管的使用壽命和溫度變化范圍內(nèi)能始終保持消光比恒定。MAX3737的主要特性如下:

● 采用+3.3V單電源工作模式;

● 僅需47mA的電源供給電流;

● 能提供高達(dá)85mA的調(diào)制電流和高達(dá)100mA的偏置電流;

● 內(nèi)含自動(dòng)功率控制(APC)、自動(dòng)調(diào)制控制(AMC)和溫度補(bǔ)償電路;

● 帶有以地為參考點(diǎn)的電流監(jiān)控設(shè)置端;

● 具有安全控制和失效警告指示電路。

2 引腳功能、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 引腳功能

MAX3737采用32-pin QFN封裝形式,它的引腳排列如圖1所示。各引腳功能如下:

GND(1,10,15,16):接地端;

TX DISABLE(2):激光管輸出控制端電壓輸入,低電平有效;

VCC(3,6,11,18,23):+3.3V電源端口;

IN+(4),IN-(5):分別為數(shù)據(jù)信號(hào)的正、反向輸入端;

PC MON(7):監(jiān)控?反饋?光二極管電流監(jiān)控端。該端通過(guò)外接電阻可產(chǎn)生與反饋光二極管電流成正比、并以地為參考點(diǎn)的參考電壓;

BC MON(8):激光管偏置電流監(jiān)控端,可通過(guò)外接電阻產(chǎn)生與偏置電流成正比、并以地為參考點(diǎn)的參考電壓;

MC MON(9):調(diào)制電流監(jiān)控端,可通過(guò)外接電阻產(chǎn)生與調(diào)制電流成正比、并以地為參考點(diǎn)的參考電壓;

TX FAULT(12):傳輸失效指示端;

SHUTDOWN(13):關(guān)閉驅(qū)動(dòng)器輸出端;

VBS(14):激光管偏置電壓指示端;

BIAS(17):激光管偏置電流輸出端;

OUT-(19,20):反向輸出端,應(yīng)用時(shí)應(yīng)將這兩腳互連;

OUT+ (21,22):正向輸出端,應(yīng)用時(shí)應(yīng)將這兩腳互連;

MD(24):監(jiān)控?反饋?光二極管電流輸入端,應(yīng)用時(shí)與監(jiān)控(反饋)光二極管的正極連接;

VMD(25):監(jiān)控?反饋?光二極管電壓指示端;

APCFILT1(26), APCFILT2(27):APC環(huán)路主極點(diǎn)設(shè)置端,應(yīng)用時(shí)應(yīng)在這兩腳之間接一個(gè)電容器(CAPC);

APCSET(28):平均光功率設(shè)置端;

MODSET(29):調(diào)制電流部分設(shè)置端;

MODBCOMP(30):偏置電流對(duì)調(diào)制電流補(bǔ)償系數(shù)設(shè)置端;

TH TEMP(31):溫度補(bǔ)償電路值設(shè)置端;

MODTCOMP(32):溫度補(bǔ)償系數(shù)設(shè)置端。

圖2

2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

MAX3737內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示,內(nèi)部電路主要包括高速調(diào)制電路、消光比控制電路及安全邏輯控制和指示電路。其中,高速調(diào)制電路包括輸入級(jí)和輸出級(jí)兩部分,主要由輸入緩沖、數(shù)據(jù)通道和高速差分對(duì)電路組成,其功能是對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制,并為外部激光管提供所需的激勵(lì)信號(hào)。消光比控制電路包括三部分:自動(dòng)功率控制?APC?電路、自動(dòng)調(diào)制控制?AMC?電路和溫度補(bǔ)償電路,其主要作用是與監(jiān)控光二極管形成反饋控制電路,同時(shí)通過(guò)對(duì)偏置電流和調(diào)制電流的動(dòng)態(tài)控制調(diào)節(jié)來(lái)維持消光比恒定;安全邏輯控制和指示電路主要是為驅(qū)動(dòng)器正常工作提供安全保障,對(duì)驅(qū)動(dòng)器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,同時(shí)提供驅(qū)動(dòng)器的各種工作狀態(tài)和失效信息。

MAX3737采用APC工作模式,當(dāng)MAX3737正常工作時(shí),數(shù)據(jù)從IN-端和IN+端輸入,經(jīng)輸入緩沖電路和數(shù)據(jù)通道處理,然后通過(guò)控制差分對(duì)調(diào)制器輸出以實(shí)現(xiàn)調(diào)制,調(diào)制后的信號(hào)從OUT-端和OUT+端輸出以驅(qū)動(dòng)外接激光管;當(dāng)輸出功率變化時(shí),反饋信號(hào)將從MD端輸入,然后通過(guò)消光比控制電路來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)制電流和偏置電流的變化以自動(dòng)維持輸出功率的穩(wěn)定;當(dāng)溫度變化超過(guò)值時(shí),溫度補(bǔ)償電路會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)制電流以維持功率穩(wěn)定;當(dāng)電路發(fā)生故障和其它意外情況發(fā)生時(shí),安全邏輯控制和指示電路將通過(guò)SHUTDOWN端輸出控制信號(hào)以關(guān)閉激光管輸出,同時(shí)由TX FAULT端輸出警告信號(hào)。

3 應(yīng)用設(shè)計(jì)

MAX3737在應(yīng)用時(shí)要求用戶自行設(shè)計(jì)的電路非常少,用戶的主要設(shè)計(jì)工作是選擇合適的激光管以及各種相關(guān)電流的設(shè)計(jì)。MAX3737典型應(yīng)用電路如圖3所示,圖中所標(biāo)元器件參數(shù)值為典型值,未標(biāo)元器件需要在具體設(shè)計(jì)中確定,激光管采用直流耦合方式。下面結(jié)合典型應(yīng)用電路來(lái)介紹MAX3737的應(yīng)用設(shè)計(jì)過(guò)程。

3.1 激光管的選擇

用戶在利用MAX3737設(shè)計(jì)光發(fā)射機(jī)時(shí),首選是根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的激光管。一般情況下,光輸出功率用平均光功率和消光比描述,用戶可根據(jù)光輸出功率來(lái)確定所需激光管的輸出平均功率和消光比,并應(yīng)在滿足輸出功率的前提下,盡量使消光比大一些。在輸出功率和消光比確定后,同時(shí)根據(jù)這些參數(shù)來(lái)選擇滿足條件的激光管。

3.2 調(diào)制電流IMOD的設(shè)計(jì)

激光管選定后,用戶可根據(jù)表1中的關(guān)系式推導(dǎo)出調(diào)制電流IMOD的計(jì)算公式。具體如下:

IMOD=2PAVG(re-1)/η(re+1);

式中,各參數(shù)的物理意義見(jiàn)表1所列。實(shí)際上,調(diào)制電流是由固定調(diào)制電流(I

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