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帶消光比控制的多速率激光驅(qū)動器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。該產(chǎn)品具有功耗低、工作電流小和消光比恒定等特點。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；同時結(jié)合其典型應(yīng)用電路介紹了MAX3737的應(yīng)用設(shè)計過程。１ 引言
ＭＡＸ３７３７是美國ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的帶有消光比控制的激光驅(qū)動器，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。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，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)含自動功率控制(ＡＰＣ)、自動調(diào)制控制（ＡＭＣ)和溫度補償電路；
● 帶有以地為參考點的電流監(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、并以地為參考點的參考電壓；
ＢＣ ＭＯＮ(８）：激光管偏置電流監(jiān)控端，可通過外接電阻產(chǎn)生與偏置電流成正比、并以地為參考點的參考電壓；
ＭＣ ＭＯＮ（９)：調(diào)制電流監(jiān)控端，可通過外接電阻產(chǎn)生與調(diào)制電流成正比、并以地為參考點的參考電壓；
ＴＸ ＦＡＵＬＴ(１２)：傳輸失效指示端；
ＳＨＵＴＤＯＷＮ(１３）：關(guān)閉驅(qū)動器輸出端；
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)用時應(yīng)將這兩腳互連；
ＯＵＴ＋ (２１,２２)：正向輸出端，應(yīng)用時應(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)路主極點設(shè)置端，應(yīng)用時應(yīng)在這兩腳之間接一個電容器(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）：偏置電流對調(diào)制電流補償系數(shù)設(shè)置端；
ＴＨ ＴＥＭＰ(３１）：溫度補償電路閾值設(shè)置端；
ＭＯＤＴＣＯＭＰ(３２）：溫度補償系數(shù)設(shè)置端。
圖2
２．２ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作過程
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)制電路包括輸入級和輸出級兩部分，主要由輸入緩沖、數(shù)據(jù)通道和高速差分對電路組成，其功能是對輸入信號進(jìn)行調(diào)制，并為外部激光管提供所需的激勵信號。消光比控制電路包括三部分：自動功率控制?ＡＰＣ?電路、自動調(diào)制控制?ＡＭＣ?電路和溫度補償電路，其主要作用是與監(jiān)控光二極管形成反饋控制電路，同時通過對偏置電流和調(diào)制電流的動態(tài)控制調(diào)節(jié)來維持消光比恒定；安全邏輯控制和指示電路主要是為驅(qū)動器正常工作提供安全保障，對驅(qū)動器工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時提供驅(qū)動器的各種工作狀態(tài)和失效信息。
ＭＡＸ３７３７采用ＡＰＣ工作模式，當(dāng)ＭＡＸ３７３７正常工作時，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，然后通過控制差分對調(diào)制器輸出以實現(xiàn)調(diào)制，調(diào)制后的信號從ＯＵＴ－端和ＯＵＴ＋端輸出以驅(qū)動外接激光管；當(dāng)輸出功率變化時，反饋信號將從ＭＤ端輸入，然后通過消光比控制電路來調(diào)節(jié)調(diào)制電流和偏置電流的變化以自動維持輸出功率的穩(wěn)定；當(dāng)溫度變化超過閾值時，溫度補償電路會自動調(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，安全邏輯控制和指示電路將通過ＳＨＵＴＤＯＷＮ端輸出控制信號以關(guān)閉激光管輸出，同時由ＴＸ ＦＡＵＬＴ端輸出警告信號。
３ 應(yīng)用設(shè)計
ＭＡＸ３７３７在應(yīng)用時要求用戶自行設(shè)計的電路非常少，用戶的主要設(shè)計工作是選擇合適的激光管以及各種相關(guān)電流的設(shè)計。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)用電路來介紹ＭＡＸ３７３７的應(yīng)用設(shè)計過程。
３．１ 激光管的選擇
用戶在利用ＭＡＸ３７３７設(shè)計光發(fā)射機時，首選是根據(jù)實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，同時根據(jù)這些參數(shù)來選擇滿足條件的激光管。
３．２ 調(diào)制電流ＩＭＯＤ的設(shè)計
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)的物理意義見表１所列。實際上，調(diào)制電流是由固定調(diào)制電流（Ｉ
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