【正文】 端(6uA)對接收功率進行校準(zhǔn)。DSl859通過2線接口為光接收器主板提供接收器功率信息，同時DSl859可內(nèi)部校準(zhǔn)接收功率監(jiān)視器。這個實現(xiàn)方式的優(yōu)點在于它允許TIA封裝在低功耗的傳統(tǒng)的4腳T046中。MAX3744前置放大器測量光電二極管的平均電流，并將測量結(jié)果提供給共模輸出。3)RSSI實現(xiàn)SFF8472數(shù)字診斷規(guī)范要求監(jiān)視輸入接收功率。對于使用NRZ碼型的ATM/SONET或其他應(yīng)用中，＜32KHz，故＜，因此=(=2KHz)。2)失調(diào)校準(zhǔn)電容設(shè)定和之間的電容值決定了信號通道直流失調(diào)抑制環(huán)路的時間常數(shù)。當(dāng)輸入低通頻率截止值()降低時抖動將會減少。我們可以根據(jù)設(shè)計參考圖選擇電阻。一旦報警產(chǎn)生，LOS將在輸入信號幅度恢復(fù)到所需要的電平后解除報警。兩路控制電壓和，定義了LOS的報警和解除報警門限。 MAX3748功能框圖4)檢測和信號丟失指示器：MAX3748有一個LOS電路，指示輸入信號是否低于設(shè)置門限，門限值由TH引腳的外接Rth電阻設(shè)置。對于SONET應(yīng)用中，推薦值=。在使用占空比為50%的NRZ碼型的通信系統(tǒng)中，信號的脈寬失真或互阻放大器產(chǎn)生的脈寬失真表現(xiàn)為輸入失調(diào)，需要靠失調(diào)校準(zhǔn)環(huán)路抑制。輸出緩沖器可以交流或直流耦合到負(fù)載。將DISABLE引腳與VCC連接可禁止輸出。 MAX3748 CML輸入緩沖器2)CML輸出緩沖：MAX3748限幅放大器的CML輸出為阻抗失配和感性連接器提供了較高的容限。CML輸入緩沖器處于最優(yōu)化。MAX3748與TIA可以是直流耦合或交流耦合。MAX3748芯片由輸入緩沖器、多級放大器、失調(diào)校準(zhǔn)電路、輸出緩沖器、功率檢測電路及信號檢測電路組成。鎖相環(huán)路中壓控振蕩和數(shù)字窄帶濾波器的穩(wěn)定性對光模塊抖動輸出和抖動容限的影響較大，應(yīng)盡量選擇性能良好的集成式鎖相環(huán)器件：時鐘與信碼之間的相位關(guān)系對輸入抖動容限影響較大，為提高輸入抖動容限，應(yīng)盡量使時鐘的上升邊對準(zhǔn)脈沖寬度的中間：抖動傳遞函數(shù)與光發(fā)射脈沖的形狀和抖動性能有關(guān)，為了改善光接收模塊的抖動傳遞函數(shù)，光信號進人光接收模塊前應(yīng)進行整形。為了保證整個傳輸系統(tǒng)的性能。在高速光纖系統(tǒng)中，由于噪聲、定時濾波器失諧、碼間干擾、有限脈寬作用、限幅器的門限漂移等方面的影響，將會產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。如果利用AGC和工作在線性區(qū)域的TIA保持一條從光二極管到后置放大器的線性信號通路，可由下一級電路(通常是時鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)單元)做出高、低電平的判決。通過光二極管互阻放大器限幅放大器檢測光信號時，限幅放大器確定數(shù)據(jù)是“1”，還是“0”。限幅放大器可提供低抖動數(shù)據(jù)輸出，而RSSI則可反映出互阻放大器(TIA)增益的變化和激光管的變化，監(jiān)視光輸入功率。當(dāng)△fB時，電脈沖展寬超過了規(guī)定的比特時隙，將可能干擾相鄰比特時隙的檢測，引起碼間串?dāng)_。接收模塊噪聲正比于接收模塊帶寬，為降低噪聲，采用帶寬△f小于比特率B的低通濾波器。自動增益控制(AGC)將放大器的平均輸出電壓限制在固定電平而不隨輸入平均光功率而變。 限幅放大器光接收模塊中，一個高增益放大器(稱為主放大器)與一個低通濾波器組成接收模塊的線性通道，對信號進行高增益放大與整形，提高信噪比，減少誤碼率。此信號是加到數(shù)據(jù)輸出OUT+和 OUT的共模電壓。： 直流消除效應(yīng)輸出緩沖器提供反向終端匹配的電壓輸出，用于驅(qū)動OUT+和 OUT間的1OOR差分負(fù)載，一般使MAX3744直接耦合到MAX3748。： 輸出信號鉗位電壓放大器的作用是對互阻放大器輸出的電壓信號進行放大，并將單端輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為差分輸出。它由一級互阻放大器、一級電壓放大器、一路輸出緩沖器、一個直流反饋的消除電路和信號強度指示器組成。由于這時接收到的電信號電壓很低，為了保證信號電壓達(dá)到后續(xù)主放大器的工作驅(qū)動電壓需要對信號電壓放大。因為這時候接收到的電信號其幅度相位在發(fā)射后經(jīng)過延遲發(fā)生了很大的變化，為了保證接收的工作頻率范圍內(nèi)的正確信號后續(xù)的處理，同時減少外在噪聲的干擾，需要對信號進行整形并恢復(fù)輸出到主放大器。這里，假定K=1000，=20dBm。其中為非線性前放輸出限幅電平，K為放大系數(shù)， (28)為光電二極管PIN產(chǎn)生的光電流，為非線性前放的輸出。該前置放大器采用的是一個跨阻抗前端。如果輸入光功率，前放工作在線性放大區(qū)：當(dāng)時，前放的輸出接近一個固定的電平。低通濾波器的作用是整形電壓脈沖，減小噪聲，同時避免引入更多的碼間干擾。為了校正和補償前端對帶寬的限制，在主放大器之前還可插入一個均衡器。放大分為線性放大和非線性放大兩種。因此光接收機常使用這種結(jié)構(gòu)的前放。 跨阻抗前端(3)跨(互)阻抗前端該前端將負(fù)載電阻連接為反相放大器的反饋電阻，因而又稱為互阻抗前端。為了擴大帶寬，有時使用均衡技術(shù)。光電二極管產(chǎn)生的信號光電流流經(jīng)前置放大器的輸入阻抗時，將產(chǎn)生信號光電壓，使用大的負(fù)載電阻，可使該輸入電壓增大，因此，常常使用高阻抗前置放大器。(1)低阻抗前端低阻抗前端電路簡單，不需要或只需要很少的均衡，前置級的動態(tài)范圍也較大，但缺點是靈敏度較低，噪聲比較高。阻抗前端根據(jù)不同的應(yīng)用要求，前端的設(shè)計是不同的。前置放大器在減弱或防止電磁干擾和抑制噪聲方面起著特別重要的作用，設(shè)計要在帶寬和靈敏度之間進行折衷。當(dāng)接收光功率低于光接收靈敏度時，則在其負(fù)載上檢不出光電流，而當(dāng)接收光功率過高超出動態(tài)范圍時則出現(xiàn)光電流過飽和現(xiàn)象。光檢測器處于光直接檢測與前置放大單元中，實際上是一個光電變換器，通常內(nèi)部還包括有前置放大器(TIA)，用于對檢測到的微弱信號進行預(yù)放，它完成將從光纖線路上接收的光信號變換為電信號的功能。APD具有很高的內(nèi)部倍增因子，環(huán)境溫度對它的特性影響很大，需要較高的工作偏壓，但與合理設(shè)計的電子放大器結(jié)合，可以使APD工作在最佳工作狀態(tài)，得到比PIN高lOdB以內(nèi)的接收靈敏度，適合長距離傳輸系統(tǒng)。在數(shù)字光纖通信中常用的光探測器主要有本征光電二極管PIN和雪崩光電二極管(APD)。： 光接收模塊原理框圖 光探測器系統(tǒng)常要求的檢測量是接收光功率的檢測和無光告警。精確的元件和元件參數(shù)因線路板布局和所用激光器阻抗的不同而改變。并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)這些方式中的每一種都有可能變動。 差分驅(qū)動(電感上拉)2)電阻上拉方式電阻上拉方式()與電感上拉方式非常相似，只是0UT引腳的上拉元件是電阻。直接連接到0UT引腳的元件應(yīng)具有小的直流阻抗和在MHz到GHz頻率范圍具有高阻特性。由于激光器的正向電壓與OUT+引腳隔離，用MAX3735時可得到高達(dá)70mA的調(diào)制電流。有多種方式配置差分驅(qū)動輸出，這些配置方式中的絕大多數(shù)可分成兩種類型：電感上拉式和電阻上拉式兩種。差分驅(qū)動的優(yōu)點包括：1)提高邊沿速度：差分驅(qū)動通過激光器提供電流接通與關(guān)閉的有源切換，標(biāo)準(zhǔn)的交流耦合接口和直流耦合接口只提供激光器的有源接通激光器的性質(zhì)和寄生電容限制了這些配置的關(guān)閉時間因為差分驅(qū)動提供有源關(guān)閉激光器它能改善下降沿，(采用相同激光器) 直流耦合輸出的光信號上升和下降時間 差分輸出的光信號上升和下降時間2)改善電流環(huán)路：差分驅(qū)動結(jié)構(gòu)提供了一個閉合的電流環(huán)，這能改善一些激光器的整體性能并降低EMI幅射，(用相同激光器) 0C48光眼圖(直流耦合) 0C48光眼圖(差分驅(qū)動)3)增大了電感容限：調(diào)制信號通路上的交流耦合電容將激光器的正向電壓與驅(qū)動器輸出隔離這提高了激光調(diào)制的裕量使得輸出允許在信號通路上存在更大的電感容限。為了減少常l或常0比特流造成的位像抖動，交流耦合電容應(yīng)盡可能大。交流耦合接口中上拉電感或電阻用來正確偏置輸出驅(qū)動三極管，使用電阻的缺點(相對電感)是：(1)上拉電阻分流了部分調(diào)制電流。由于這些元件處于高速信號通道，可能會導(dǎo)致信號失真。即在激光輸出強時，在激光輸出弱時。在激光輸出強的時候。上面最后一點(上壓降)可以通過考察交流耦合電容上的電流和激光二極管陰極處的電流來理解()。(2)與直流耦合一樣，寄生電感引起的暫態(tài)電壓降。交流耦合增加串聯(lián)電容和上拉電感。驅(qū)動器輸出低電壓應(yīng)為==，采用33V工作將非常困難。這種類型激光管的等效串連電阻典型值是4至6歐姆。由于激光管封裝將造成寄生電感。與交流耦合相比，直流耦合具有以下優(yōu)勢：1)多速率兼容：直流耦合輸出能夠適應(yīng)較寬的調(diào)制頻率范圍，交流耦合激光器具有很低的截止頻率由于產(chǎn)生基線漂移而影響工作性能．2)更少的元件數(shù)量：直流耦合輸出僅需要兩到四個外部元件連接激光器而交流耦合接口則需要連接6至12個外部元件3)易于匹配：因為所需元件數(shù)量減少在匹配激光器與驅(qū)動器時需要考慮的變量和寄生參數(shù)較少4)低功耗：直流耦合允許更低的偏流，因為調(diào)制電流可用作平均光功率輸出5)通用性：較低的兼容電壓為設(shè)計提供了靈活性，允許一個器件用于多個激光器或多個輸出配置(例如MAX3735A能夠交流耦合也能夠直流耦合，而普通的交流耦合激光驅(qū)動器只能采用交流耦合)。由式26式確定，單位：為uF，和為mA，為us。另外，在光電二極管陽極添加電容，以濾除由光電二極管產(chǎn)生的瞬態(tài)電流。在實驗中可通過實際的光眼圖調(diào)整此電阻和電容值，直到輸出波形達(dá)到最優(yōu)化。在激光器陰極與地之間接RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使光輸出偏差最小。串聯(lián)阻尼電阻一般為8Ω至13Ω，其值取決于所用激光二極管的等效電阻。此外，由于MAX3735的輸出優(yōu)化于15Ω負(fù)載。然后通過監(jiān)測二極管電流與關(guān)系曲線圖，選擇監(jiān)視電流值所對應(yīng)的。2)APC環(huán)路通過調(diào)節(jié)電阻設(shè)置平均光功率。例如，在每個監(jiān)測器輸出端接100Ω的電阻到地，可以得到以下電壓： (23) (24)MAX3735A外圍電路設(shè)計為了便于計算相關(guān)參數(shù)。通過映射部分電流，并在外部接地電阻產(chǎn)生電壓實現(xiàn)監(jiān)視功能。按照SFP MSA的要求。發(fā)送故障狀態(tài)會一直被鎖定，直到TX_DISABLE或Vcc引腳被觸發(fā)復(fù)位。這部分電路監(jiān)測激光驅(qū)動器的運行，一旦檢測到故障狀態(tài)，就強行關(guān)斷驅(qū)動器。APC環(huán)路的時間常數(shù)由外部電容設(shè)定。利用激光器組件內(nèi)封裝的背光二極管將光功率轉(zhuǎn)化成光電流。由于BIAS輸出直接與激光二極管陰極連接，可利用電感將BIAS引腳的寄生效應(yīng)與激光器陰極隔離開，使該引腳的寄生電容最小。為減小由激光二極管寄生電感引起的光輸出偏差和占空比失真，可能需要一個RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。為了與激光二極管連接，需采用一只阻尼電阻(RD)進行阻抗匹配。MAX3735A針對驅(qū)動15Ω負(fù)載進行優(yōu)化，要求OUT+。MAX3735A激光驅(qū)動器包含三個部分：高速調(diào)制驅(qū)動器、帶有自動功率控制(APC)的激光器偏置電路和保護電路。MAX3735具有l(wèi)OmA至60mA的寬范圍調(diào)制電流(交流耦合時可達(dá)85mA)并提供1mA至lOOmA的偏置電流，所以此芯片是用于驅(qū)動光纖模塊中FP/DFB激光二極管的理想選擇。MAX3735A完全滿足SFP MSA的時序要求和SFF8472發(fā)送診斷要求。為驅(qū)動激光管，此芯片接收差分輸入數(shù)據(jù)并提供驅(qū)動激光器所需的偏置電流和調(diào)制電流。目前市場上已經(jīng)有很多成熟的激光器驅(qū)動芯片方案，考慮到性價比、售后服務(wù)以及芯片方案的一致性我們選用MAXIM公司的MAX3735A激光器驅(qū)動芯片。除此基本功能外，系統(tǒng)必須能夠在不影響數(shù)據(jù)輸入的情況下通過禁止驅(qū)動器來中斷激光器的發(fā)送。為保持穩(wěn)定的光信號“幅度”，有必要對時間和溫度造成的特性變差進行補償。通常，APC還包括告警功能，當(dāng)激光二極管由于老化或其它原因無法再維持預(yù)定光功率時，發(fā)出告警信號。為檢測實際激光功率，一只光敏二極管將激光強度轉(zhuǎn)換為一個與之成正比的電流信號并將其反饋到激光驅(qū)動器，和一個預(yù)定的固定值相比較。為了補償激光器的時間和溫度漂移，激光驅(qū)動器必須保持最初設(shè)定的直流工作點。直流偏置和調(diào)制電流的大小取決于激光二極管的特性，不同類型、不同批號的器件都各不相同。當(dāng)LD工作溫度降低時，Rt變大，故A輸出低電壓，TEC開始制熱，使溫度恢復(fù)到指定溫度，從而起到自動溫度控制的作用。當(dāng)LD工作于指定溫度時，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，制冷器不工作。為了提高控制效率和精度，一般采用蝶型激光器，將熱敏電阻和制冷器封裝在激光器內(nèi)部，使熱敏電阻直接探測激光器結(jié)區(qū)溫度，制冷器直接和激光器的熱沉相接觸。將若干對電偶串聯(lián)或并聯(lián)，就組成微型半導(dǎo)體制冷器。它是利用半導(dǎo)體材料的帕爾貼效應(yīng)制成的。激光器的溫度控制電路由微制冷器、熱敏元件及控制電路組成。自動溫度控制電路溫度變化引起激光器輸出光功率的變化雖然可以通過APC電路進行調(diào)節(jié)，使輸出光功率恢復(fù)正常，但經(jīng)APC調(diào)節(jié)后會使激光器的閾值電流增大，輻射效率發(fā)生變化，輸出光功率變小，激光器的使用壽命縮短。由于采用分立元件構(gòu)成的自動功率控制電路體積較大，在高速應(yīng)用中難于實現(xiàn)，現(xiàn)在一般在激光驅(qū)動器芯片中集成自動功率控制電路，其穩(wěn)定功率的原理與分立元件構(gòu)成的自動功率控制電路類似，但具有體積小、穩(wěn)定性好、可靠性高等優(yōu)點。當(dāng)LD輸出功率降低時背光電流降低，放大器A的輸出電壓降低，這個電壓送到比較放大器B和直流參考電壓比較后使Q1基極電位升高，Q1射極電流增大，從而使激光器光輸出功率增加。可調(diào)直流參考電壓是一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源。反之，若光功率大于某一額定值，則通過反饋電路使驅(qū)動電流減小，激光器輸出功率隨之減小，以使激光器輸出功率基本恒定不變。但最簡單的方法是通過直接檢測光功率來控制偏置電流。為了保證激光器有穩(wěn)定的輸出光功率，需要有自動功率控制電路。因此，為了保證激光器長期穩(wěn)定工作，必須采用自動溫度控制電路使激光器的工作溫度保持在20℃左右。另一方面，溫度變化引起激光器輸出光功率的變化雖然可以通過自動功率控制電路進行調(diào)節(jié)，使激光器輸出光功率基本恒定。2 自動功率控制與自動溫度控制由前面的分析可以知道，激光器的閾值電流和斜效率會隨著激光器工作溫度與使用壽命的變化而變化：隨著工作溫度的增加和工作時間的增加，激光器的閾值電流會增大，斜效率會變小，因而其輸出光功率會變小。光輸出功率的單位為mw