概述

隨著數(shù)字通信技術(shù)和光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，骨干網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾试絹碓礁?，網(wǎng)絡(luò)容量越來越大，而接入網(wǎng)越來越成為各個用戶進入信息高速公路的瓶頸。解決這一問題可以采用光纖技術(shù)， 建立以光纖為基礎(chǔ)的局域網(wǎng)絡(luò)。MAX3297芯片是美國MAXIM公司生產(chǎn)的高速激光驅(qū)動器，適用于工作在傳輸速率為2.5Gbps的局域網(wǎng)中，可作千兆以太網(wǎng)、ATM局域網(wǎng)以及光纖信道中的光發(fā)射機。該產(chǎn)品具有傳輸速率高，調(diào)制電流小，性能安全穩(wěn)定、體積小等特點。其主要特性如下：(1)采用3.0~5.5V的工作電源；(2)采用帶光電管的共陰極激光管工作模式；(3)僅有30mA的激光調(diào)制電流和低至7ps的系統(tǒng)性抖動；(4)內(nèi)含調(diào)制電流的溫度補償電路和自動功率控制電路(APC)；(5)具有集成化的安全電路和電源自動復(fù)位電路(POR)；(6)采用16-pin TSSOP-EP的封裝形式。


MAX3297芯片介紹

引腳功能描述

圖1所示為MAX3297引腳排列。
MAX3297引腳功能描述：
GND(1,6)：接地端。
FLTDLY(2)：默認延時輸入端，外接電容可為安全電路提供一合適的延時脈沖寬度。
VCC(3,11,14)：工作電源端。
IN+(4)，(5)：數(shù)據(jù)正向、反向輸入端。
REF(7)：參考電壓端，應(yīng)用中懸空。
MD(8)：連接監(jiān)控光二極管端。監(jiān)控光二極管用于APC電路。
SHDNDRV(9)：關(guān)閉驅(qū)動器輸出端。
BIASDRV(10)：偏差信號控制外部晶體管驅(qū)動器端，外接PNP晶體管。
OUT+(12)，OUT-(13)：調(diào)制信號輸出端。
MODSET(15)：調(diào)制電流設(shè)置端，可用外接電阻來設(shè)置常溫時的調(diào)制電流。
TC(16)：調(diào)制電流溫度補償設(shè)置端，可用外接電阻來補償溫度變化時對調(diào)制電流的影響。

內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作過程

MAX3297內(nèi)部原理框圖如圖2所示。內(nèi)部電路主要包括電源復(fù)位電路(POR)、安全電路、偏差信號發(fā)生器電路和激光調(diào)制電路。電源復(fù)位電路和安全電路主要為芯片正常工作提供安全保障；偏差信號發(fā)生器電路用于自動功率控制(APC)；激光調(diào)制電路的功能是：對輸入信號進行調(diào)制，并為外部激光功放管電路提供激勵信號。
工作過程：當(dāng)芯片正常工作時，調(diào)制電流開關(guān)接通，信號從IN+端和IN-端輸入，經(jīng)輸入緩沖放大后，控制差分調(diào)制器輸出來實現(xiàn)調(diào)制，調(diào)制信號從OUT+ 端和OUT-端輸出；當(dāng)電路發(fā)生故障或意外情況發(fā)生時，安全電路發(fā)生作用，斷開調(diào)制電流開關(guān)，關(guān)閉輸出；當(dāng)輸出功率減小或增大時，光反饋信號發(fā)生變化，并從MD端輸入，經(jīng)內(nèi)部功率控制放大器放大后，從BIASDRV端輸出去控制外部功放管的輸出，從而達到自動維持功率穩(wěn)定的目的。


應(yīng)用設(shè)計

MAX3297典型應(yīng)用電路如圖3所示，電路中的外圍元器件參數(shù)為典型值，未標(biāo)識的外圍元器件參數(shù)是在實際應(yīng)用中確定。電路的設(shè)計步驟和外接元器件的選擇方法如下：

激光管的選擇

MAX3297適合于工作在傳輸速率為2.5Gbps的局域網(wǎng)中，根據(jù)傳輸速率要求，應(yīng)選擇上升時間為130ps(或更少)的激光管作為輸出端的光驅(qū)動器。為滿足MAX3297的交流特性，在輸出端輸出的瞬時電壓幅度應(yīng)在-1V(VCC)以上；此外，在選擇激光管時，還應(yīng)注意要求激光管具有低的調(diào)制電流和在輸出端產(chǎn)生低的電壓晃動。

調(diào)制電流的設(shè)計

在利用MAX3297設(shè)計應(yīng)用電路時，調(diào)制電流的設(shè)計是極其重要的。其值由MODSET端和TC端外接的電阻所決定。其中MODSET端的外接電阻(RMOD)決定常溫時調(diào)制電流值(IMOD)，當(dāng)激光管選定后，IMOD 一般就確定。而TC端外接電阻(RTC)決定溫度變化時的補償電流值。因此，設(shè)計調(diào)制電流的實質(zhì)是確定RMOD和RTC的阻值
當(dāng)激光管選定后，根據(jù)下式可計算出它的溫度系數(shù)LT：
LT=a70-a25/a25(70°C-25°C)10⁶[ppm/°C]
這里： 是激光管的輸出功率與激光管電流所確定的直線的斜率， 25 、 70分別表示溫度為25°C和70°C時的值。

當(dāng)LT求出后，根據(jù)下面兩個公式計算出RTC和RMOD的值：

RTC=0.21/Tempco(iMOD)-250歐姆
RMOD=(RTC+250歐姆)52*Tempco/0.19-48*Tempco-250歐姆

這里:Tempco=-LT
一般情況下,當(dāng)激光管選定后,可根據(jù)表1來確定RMOD和RTC的值。

APC電路的設(shè)計

MAX3297應(yīng)用在帶光電管的共陰極激光管電路中。APC電路示意圖如圖4所示，是由外部PNP晶體管(Q1)、帶光電管的激光管(為敘述方便，分為兩部分：激光二極管和監(jiān)控二極管)、RSET和功率控制放大器(Q2)組成，其實質(zhì)形成了一功率控制環(huán)路?？刂七^程如下：當(dāng)輸出功率增大(或減小)時，流過監(jiān)控二極管的電流(ID)增大(或減小)，這時MD端的電壓下降(或上升)，則Q2輸入信號(U+U)增大(減小)，從而Q2的輸出電壓增加(或減少)，這樣使得Q1輸入電壓增加(或減小)，從而輸出功率下降(增加)，達到維持輸出功率穩(wěn)定的目的。

當(dāng)選定激光管后，ID、IBIAS也就確定。APC電路的元器件參數(shù)(典型值)選擇規(guī)定如下：
RSET=0.95V/ID (MD端的電壓值穩(wěn)定在2.65V 1.7V=0.95V)；
CBIASDRV=0.1uF (典型值，與RDEG一起,提供所需的APC電路時間常數(shù),提高了抑制電源噪聲的能力)；
RDEG=0.25/IBIAS(MAX) (規(guī)定RDEG上的壓降不大于0.25V)；
Q1：通用PNP晶體管，>100,ft>5MHz；
B1：帶鐵氧芯的電感 (降低系統(tǒng)性抖動)。

激光器補償濾波網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

在高頻時，激光器封裝產(chǎn)生的電感影響會使激光器的電感量增加，往往會產(chǎn)生嘯叫、過激現(xiàn)象，會使輸出的信號變壞。為防止這類情況發(fā)生，需加一濾波網(wǎng)絡(luò)來減少激光器封裝產(chǎn)生的電感影響。補償濾波網(wǎng)絡(luò)由RCOMP和CCOMP組成，其值可由作眼圖實驗來確定，首先使RCOMP=25 ；CCOMP=2pF，然后增加CCOMP的值，直到獲得滿意的眼圖為止。

POR時延設(shè)計

為確保當(dāng)電路加電時，POR電路還維持一段時延的低電平，以保護芯片，需在PORDLY端接一電容CPORDLY，來確定這一時延。這一時延一般由下式確定：

t=CPORDLY/(1.4)10^-6[s]

CPORDLY典型值為0.01uF。

注意問題

由于MAX3297是高頻產(chǎn)品，電路布局對其影響很大，應(yīng)采用具有公共接地層的多層電路板；輸出端引線應(yīng)盡量短，不宜過長；供電電源端應(yīng)通過電容接地，為防止APC電路產(chǎn)生自激，應(yīng)確保MD端產(chǎn)生的寄生電容影響；MAX3297外露引線(EP)必須接地，以減少干擾。
如果激光管的輸出產(chǎn)生嘯叫或過激現(xiàn)象，這常常是激光管殼外引線過長所致，應(yīng)試著減少引線的長度來消除；如果OUT+端、OUT 端在低電壓時引起極度嘯叫，這可以通過接上拉電感或降低調(diào)制電流來消除；如果APC電路產(chǎn)生自激振蕩，應(yīng)試著增加CBIASDRV的值或RDEG的值，使MD端產(chǎn)生的寄生電容(應(yīng)<10pF)。


結(jié)束語

MAX3297是一種高速的激光驅(qū)動器，具有傳輸速率高、調(diào)制電流小、性能安全可靠等優(yōu)點，而且體積小、應(yīng)用簡單方便，因而該產(chǎn)品在光纖通信以及ATM局