LD发射机实例

　　图1所示为国内东南大学设计的一种LD发射机原理图。其发光部分LD采用VCSEL激光器，实现了单片集成。下面 主要介绍一下该机驱动电路部分的模块设计。芯片指标如表1所示。

图1 一种LD发射机框图

　　表1 LD发射器驱动电路芯片指标

　　（1）偏置模块。

　　偏置模块可以简单地利用栅极受偏压控制的工作在饱和区的NMOS管实现。如图2所示。

图2 LD发射器偏置电路

　　需要注意的是，反馈电阻R的电阻值不能太大（不能大于20Ω）。因为需要偏置电流很大，比如说80 mA，这样大 的直流电流经过R的电压降就会很大（20Ω×80 mA＝1.6 V），而电源只有＋5 V，这样显然是不合适的。但是如 果R的电阻值太小，就会使反馈作用较小。根据优化，选取的电阻值应在10Ω左右。

　　（2）调制模块。

　　调制模块基本原理是利用差分对放大器构成电流开关，只要输入差模电压幅度足够高，就可以使差分放大器工作 在曲线两端的非线性区，差分对管就变成电流开关，从而实现电流的脉冲调制。图3为调制模块电路拓扑图。

图3 调制模块电路拓扑图

　　（3）自动功率控制模块。

　　自动功率控制一般是利用LD组件的背向光监视器所产生的光电流信号来自动跟踪LD的阈值变化，提供LD的偏置 电流来稳定输出光功率（因为调制的速度很高，所以这里指的是平均光功率）。一般是先把监视电流经过跨阻放 大器变为电压信号，然后经过检波电路，再通过电压比较和放大，产生控制电压。基本原理框图如图4所示。

图4 APC基本原理框图

　　（4）输出告警模块。

　　输出告警（Failout）和自动功率控制（APC）配合使用。由PD反馈的监视光功率减小到某个值以下，就应该输 出电平，指出这时的LD管已经工作不正常。图5中的Vin接在APC部分检0得到的电压点，Vr是外接可调的参考电压 ，Vin和Vr作为差分放大器的输入，差分放大器双端变单端输出，经过源极跟随器后，再经两极反相器输出。此电 路结构类似运放的基本结构，从而提高共模抑制比和差模电压增益，也使得Vr的可调范围大大增加。实际工作中 ，Vr由外部设定，当Vi高于Vr，输出CMOS低电平，一旦Vi低于Vr，输出变为CMOS高电平，作为告警信号。

　　（5）电压参考模块。

　　芯片中调制驱动部分和自动功率控制部分都用到了参考电压源，对于＋5V的电源，这个参考电压定在1.2 V。 作为一个良好的参考电压源，就要比较稳定。这里稳定是指不随电源波动和不随温度波动。在LD激光驱动电路中 ，对参考电压的要求更高。因为参考电压的变化会引起输出电流的波动，由此就会引起输出光功率的波动，终会影响信号的传输。一般采用带隙参考电压源 作为电路的电压参考模块，其原理比较复杂，这里不再展开。图6为基于CMOS工艺实现的带隙参考电压源结构图。

图5 输出告警模块

图6 带隙参考电压源结构图

　　(6)使能控制模块

　　使能控制模块接在参考源模块与偏置模块和调制模块之间，作用是使芯片在不工作的时候减小功耗。外部输入的 TTL使能电平作为传输门的控制电平。如图7所示，当Enable（使能）电平为低时，输出Vout为Vin信号；当Enable电平为高时，输出Vout为地信号。

图7 使能控制模块电路

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