APD非线性响应补偿

激光模块需对雪崩光电二极管(APD)的非线性响应进行补偿。本应用笔记以DS1875 SFP控制器为例，探讨如何使用Maxim的光控制器完成非线性补偿。

APD特性
光模块采用基于雪崩光电二极管(APD)的光接收器支持高灵敏度设计。

从APD接收到的反馈呈非线性(平均接收功率)，这一非线性特性为优化控制激光器模块带来一定困难，典型的APD非线性特性如图1所示。

图1. 典型的APD响应显示了非线性特性

为了保证精准操作，需要对APD的非线性进行补偿。补偿后可以为SFP控制器模块提供线性反馈，提高系统稳定性。补偿后的APD响应如图2所示。

图2. 该平均曲线显示了所期望的典型响应，生产过程中对响应中微小变化的补偿是不可行的。

使用RSSI修正非线性
Maxim的光控制器，如DS1875，能够补偿APD的非线性。

DS1875的一个输入通道(MON3)有两个工作区(细调和粗调)配置，每个区域都有其独立的量程和偏置，用于校准接收到的功率信号的非线性。校准通过对APD二极管的非线性响应进行分段线性近似，拟合完成。

除了提供两个独立的工作区，DS1875也可在细调区域对ADC转换结果进行右移操作。即使输入信号不能完全覆盖输入范围，通过右移操作也可提高转换精度。

滞回的重要性
在给定的交叉点，DS1875根据输入信号的幅度自动地在两个工作区之间切换。在交叉点提供滞回，当从粗调切换到细调时，切换点会发生变动。这能保证器件不会在两个工作区间来回触发，造成不稳定。

交叉点会根据针对细调范围的右移位设定的不同而改变，表1列出了不同的右移设置下交叉点的改变。需要注意的是，DEC栏到滞回(Hysteresis)栏对应的变化值。

表1. 右移时的交叉点设置

对细调和粗调工作区进行配置，以保证每个工作区的实际响应为线性。写入工厂预设值，使响应为线性特性，同时将精调范围的右移位设为3。

在MON3P接入两个输入(“a”dB和“b”dB)。使用内部工厂校准值，测量MON3转换数值。两个输入已配置成粗调范围使用“a”dB，细调范围使用“b”dB。输入可选择任何两个点，只要一个在细调区，另一个在粗调区。根据测试得到的误差，测量需进行再评估，直到得到最佳的分段线性拟合。

步骤2得到的数值与期望用来补偿APD非线性响应的数值会有差别。所有细调和粗调区的量程和偏置也需要校准，这样才能准确匹配期望值。