圖1所示為國內(nèi)東南大學(xué)設(shè)計(jì)的一種LD發(fā)射機(jī)原理圖。其發(fā)光部分LD采用VCSEL激光器，實(shí)現(xiàn)了單片集成。下面 主要介紹一下該機(jī)驅(qū)動(dòng)電路部分的模塊設(shè)計(jì)。芯片指標(biāo)如表1所示。

圖1 一種LD發(fā)射機(jī)框圖

　　表1 LD發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路芯片指標(biāo)

　　（1）偏置模塊。

　　偏置模塊可以簡單地利用柵極受偏壓控制的工作在飽和區(qū)的NMOS管實(shí)現(xiàn)。如圖2所示。

圖2 LD發(fā)射器偏置電路

　　需要注意的是，反饋電阻R的電阻值不能太大（不能大于20Ω）。因?yàn)樾枰�偏置電流很大，比如說80 mA，這樣大 的直流電流經(jīng)過R的電壓降就會(huì)很大（20Ω×80 mA＝1.6 V），而電源只有＋5 V，這樣顯然是不合適的。但是如 果R的電阻值太小，就會(huì)使反饋?zhàn)饔幂^小。根據(jù)優(yōu)化，選取的電阻值應(yīng)在10Ω左右。

　�。�2）調(diào)制模塊。

　　調(diào)制模塊基本原理是利用差分對(duì)放大器構(gòu)成電流開關(guān)，只要輸入差模電壓幅度足夠高，就可以使差分放大器工作 在曲線兩端的非線性區(qū)，差分對(duì)管就變成電流開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)電流的脈沖調(diào)制。圖3為調(diào)制模塊電路拓?fù)鋱D。

圖3 調(diào)制模塊電路拓?fù)鋱D

　�。�3）自動(dòng)功率控制模塊。

　　自動(dòng)功率控制一般是利用LD組件的背向光監(jiān)視器所產(chǎn)生的光電流信號(hào)來自動(dòng)跟蹤LD的閾值變化，提供LD的偏置 電流來穩(wěn)定輸出光功率（因?yàn)檎{(diào)制的速度很高，所以這里指的是平均光功率）。一般是先把監(jiān)視電流經(jīng)過跨阻放 大器變?yōu)殡妷盒盘?hào)，然后經(jīng)過檢波電路，再通過電壓比較和放大，產(chǎn)生控制電壓�；�本原理框圖如圖4所示。

圖4 APC基本原理框圖

　�。�4）輸出告警模塊。

　　輸出告警（Failout）和自動(dòng)功率控制（APC）配合使用。由PD反饋的監(jiān)視光功率減小到某個(gè)值以下，就應(yīng)該輸 出電平，指出這時(shí)的LD管已經(jīng)工作不正常。圖5中的Vin接在APC部分檢0得到的電壓點(diǎn)，Vr是外接可調(diào)的參考電壓 ，Vin和Vr作為差分放大器的輸入，差分放大器雙端變單端輸出，經(jīng)過源極跟隨器后，再經(jīng)兩極反相器輸出。此電 路結(jié)構(gòu)類似運(yùn)放的基本結(jié)構(gòu)，從而提高共模抑制比和差模電壓增益，也使得Vr的可調(diào)范圍大大增加。實(shí)際工作中 ，Vr由外部設(shè)定，當(dāng)Vi高于Vr，輸出CMOS低電平，一旦Vi低于Vr，輸出變?yōu)镃MOS高電平，作為告警信號(hào)。

　�。�5）電壓參考模塊。

　　芯片中調(diào)制驅(qū)動(dòng)部分和自動(dòng)功率控制部分都用到了參考電壓源，對(duì)于＋5V的電源，這個(gè)參考電壓定在1.2 V。 作為一個(gè)良好的參考電壓源，就要比較穩(wěn)定。這里穩(wěn)定是指不隨電源波動(dòng)和不隨溫度波動(dòng)。在LD激光驅(qū)動(dòng)電路中 ，對(duì)參考電壓的要求更高。因?yàn)閰⒖茧妷旱淖兓瘯?huì)引起輸出電流的波動(dòng)，由此就會(huì)引起輸出光功率的波動(dòng)，終會(huì)影響信號(hào)的傳輸。一般采用帶隙參考電壓源 作為電路的電壓參考模塊，其原理比較復(fù)雜，這里不再展開。圖6為基于CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的帶隙參考電壓源結(jié)構(gòu)圖。

圖5 輸出告警模塊

圖6 帶隙參考電壓源結(jié)構(gòu)圖

　　(6)使能控制模塊

　　使能控制模塊接在參考源模塊與偏置模塊和調(diào)制模塊之間，作用是使芯片在不工作的時(shí)候減小功耗。外部輸入的 TTL使能電平作為傳輸門的控制電平。如圖7所示，當(dāng)Enable（使能）電平為低時(shí)，輸出Vout為Vin信號(hào)；當(dāng)Enable電平為高時(shí)，輸出Vout為地信號(hào)。

圖7 使能控制模塊電路

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