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高速SFF/SFP激光驱动器MAX3738的应用

作者:时间:2009-09-17来源:网络收藏

设计
  集成度高,时要求用户设计的外围电路非常少,主要设计工作是选择合适的管和各种相关电流的设计。

管的选择
  用户在利用设计光收发器时,在充分了解的电气特性后,首要工作是根据实际需求选择合适的管。一般情况下,光输出功率用平均光功率和消光比描述,用户首先根据所需光输出功率来确定所需激光管的输出平均功率和消光比,而且在满足输出功率的前提下,应尽量使消光比大一些;在输出功率和消光比确定后,可根据表1中功率关系来确定激光管的其它参数,根据这些参数来选择满足条件的激光管。


相关电流的设计

激光管的选择
  MAX3738最大优点是能维持消光比稳定,由表1可知:消光比(re)由最大光功率(P1)和最小光功率(P0)的比值所确定,而由表1可推出:
P_{1}=2P_{AVG}+P_{P P};P_{0}=2P_{AVG} P_{P-P} ,式中各参数物理意义见表1。
  因此,只要保持平均光功率(PAVG)和光幅度功率(PP-P)稳定,即可维持消光比(re)的稳定。在MAX3738中, APC电路通过调节偏置电流变化以维持平均光功率(PAVG)的稳定,而AMC电路通过调节调制电流变化以维持光幅度功率(PP-P)的稳定。下面具体分析与该电路有关的电流的设计。

监控光二极管反馈电流IMD的设计
  在APC电路中,偏置电流的调节是通过监控光二极管反馈电流(IMD)的变化来实现的,APC内部电路与外接监控光二极管形成一闭环反馈控制回路,当输出光平均功率变化时,通过监控光二极管的反馈电流(IMD)也发生变化,APC内部电路就根据这种变化相应调整偏置电流变化,以维持光平均功率的稳定。因此,反馈电流(IMD)的大小直接决定着APC电路作用效果。

  当激光管选定后,转移系数 MON即可确定,如表1所示。当用户确定平均光功率后,即可根据公式: P_{AVG}=frac{I_{MD}}{ _{MON}}来确定IMD理论值。

  在MAX3738中,反馈电流IMD由APCSET端外接电阻设定,因此IMD设计的实质是确定APCSET端外接电阻RAPCSET值。用户根据下式可确定RAPCSET值:
  I_{MD}=frac{1}{2} frac{V_{REF}}{R_{APCSET}},式中:VREF为MAX3738内部参考电压,典型值为1.3V。
  RAPCSET确定后,实际提供的反馈电流IMD就确定,APC电路会根据IMD变化自动调整偏置电流IBIAS,以维持平均光功率的稳定。

调制电流IMOD的设计
  光幅度功率(PP-P)变化与调制电流IMOD的有直接关系,MAX3738就是通过调节调制电流IMOD以维持光幅度功率稳定。
  当激光管选定后,用户可根据表1关系式推出调制电流IMOD的计算公式,如下所示:
  I_{MOD}=2 frac{P_{AVG}}{ } frac{r_{e} 1}{r_{e}+1},式中各参数物理意义见表1 。
  调制电流由三部分组成:固定调制电流(IMODS)、偏置补偿调制电流((K I_{BIAS}) )和温度补偿调制电流(IMODT)。
(1)固定调制电流(IMODS)
  固定调制电流是在理想工作条件下(温度不变和输出功率恒定),所需的调制电流由MAX3738内部电路和MODSET端外接电阻所确定。通常用户首先根据实际要求,确定所需要的固定调制电流(IMODS),然后根据下式来确定MODSET端外接电阻(RMODSET)值。
I_{MODS}=268 frac{V_{REF}}{R_{MODSET}} ,其中,VREF为MAX3738内部参考电压,典型值为1.3V。
(2)偏置补偿调制电流 (K I_{BIAS})
  偏置补偿调制电流是偏置电流变化所引起的,其作用大小由补偿因子K值确定,K值大小由MODBCOMP端外接电阻所确定。在应用中,用户首先应根据偏置电流和调制电流变化确定合适的补偿因子K,然后根据K值确定MODBCOMP端外接电阻(RMODBCOMP)值。
  确定补偿因子K计算公式为:K=frac{ I_{MOD}}{ I_{BIAS}}=frac{I_{MOD2} I_{MOD1}}{I_{BIAS2} I_{BIAS1}} ;
  确定RMODBCOMP的计算公式为: K=frac{1700}{1000+R_{MODBCOMP}}phantom{1.5}10%。
(3)温度补偿调制电流(IMODT)
  温度补偿调制电流是温度超过阀值温度所引起的,其作用是补偿温度变化对调制电流的影响,温度补偿调制电流(IMODT)的计算公式为:
当T≤T_{TH}时:I_{MODT}=0 ;
当T>T_{TH}时: I_{MODT}=TC (T T_{TH});其中,TTH为温度阀值,其值由TH_TEMP端外接电阻(RTH_TEMP)所确定;TC为温度补偿系数,其值由MODTCOMP端外接电阻(RMODTCOMP)所确定。
应用时,用户应根据实际情况确定合适的温度阀值和温度补偿系数,然后根据下列公式确定RTH_TEMP和RMODTCOMP:

APC环路滤波电容的设计
  在APC电路中,滤波电容CAPC的作用是延迟APC电路作用时间,减少低频信号干扰。滤波电容CAPC值由低频截止频率 _{3DB}确定,通常用户根据要求确定低频截止频率 _{3DB},然后根据下式确定CAPC的值:
C_{APC}( F)≈frac{68}{∫_{3DB}(KH_{Z})} _{MON} ,式中参数如表1所示。
为滤除高频噪声,在MD端需接一下拉电容CMD接地,一般情况下,CMD近似为CAPC值的四分之一。



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