激光二极管的单端和差分驱动比较-MaximIntegrated.PDF
激光二极管的单端和差分驱动比较-MaximIntegrated.PDF
应用笔记: HFAN-2.5.0 Rev. 5; 10/08 激光二极管的单端和差分驱动比较 Functional Diagrams Pin Configurations appear at end of data sheet. Functional Diagrams continued at end of data sheet. UCSP is a trademark of Maxim Integrated Products, Inc. AVAILABLE 激光二极管的单端和差分驱动比较 1 引言 VV CCCC 为了优化光发送器设计，应选择合适的接口电 路连接驱动器和激光二极管。一般而言，激光二 Laser DriverLaser Driver CC P2P2 极管单端驱动最简单，需要较少的元件和电路 OUT-OUT- RRDD 板面积。缺点是边沿速度较慢，收发器电源上具 OUT+OUT+ CC 有较大噪声，这些缺点最终会影响接收灵敏度。 P1P1 实际应用表明，采用差分驱动的光发送器能够克 BIASBIAS RR 服单端驱动的不足。本应用笔记阐述了差分驱动 FF 比单端驱动可提供更快边沿速率的原因。 CC FF 2 单端驱动和差分驱动的电路配置 图1. 激光二极管的单端驱动方式 对于单端驱动，激光调制电流加在激光器阳极 (共阴极激光器)或激光器阴极(共阳极激光器) 。 VV CCCC 图 1 是驱动共阳极激光器的简单原理图，调制电 流通过阻尼电阻(RD)加在激光器阴极。激光器阳 Laser DriverLaser Driver CC 极直接连接至电源，驱动器偏置输出经过铁氧体 P2P2 磁珠隔离后为激光器提供偏置。对于平衡的直流 OUT-OUT- 和交流负载，通过铁氧体磁珠和电阻构成的并联 CC OUT+OUT+ RRDD P1P1 网络将驱动电路互补输出上拉至VCC ，该电阻匹 配于激光器负载和阻尼电阻的等效阻抗。RC 并 BIASBIAS 联网络(R 和C )提供高频衰减。驱动器输出电容 F F CP (CP1 和CP2)表示输出晶体管等效电容、封装和 电路板寄生电容的等效值。 图2. 激光二极管的差分驱动方式 图2 所示是差分驱动的例子。激光器阴极通过一 个阻尼电阻(RD)交流耦合至驱动电路输出。驱动 器输出通过铁氧体磁珠上拉至VCC ，为输出晶体 管提供直流偏置。驱动电路互补输出和激光二极 管阳极公共端通过一个铁氧体磁珠连接至VCC ， 铁氧体磁珠提供VCC 的高频隔离。激光器偏置方 式与单端驱动相似。采用相同的激光二极管和驱 动电流，与单端驱动相比，差分驱动的 2.5Gbps 光发送器在边沿速率上加快了20ps [1] 。 应用笔记HFAN-02.5.0 (Rev. 5; 10/08) Maxim Integrated Page 2 of 5 3 单端驱动的充、放电 VVCCCC 图 3 是对图 1 单端驱动电路的改进。为简单起 见，在下面讨论中忽略R 和C 补偿网络。激光器 F F 导通期间，输出晶体管T1 通过阻尼电阻RD 为激 CCP2P2 CCP1P1 光器调制提供吸电流，对寄生电容CP1 充电，CP1 充电完成后才能对激光器提供调制电流。因此， 对该电容充电的瞬态电流是导致上升沿速率下降 的直接原因。 激光器关闭时，T1 停止吸收电流，寄生电容CP1 AA A 通过由激光二极管和阻尼电阻构成的串联网络放 RRDD 电。这一瞬态电流减慢了激光器的关断过程，导 T2T2 T1T1 致光输出有一个缓慢拖尾。充放电周期时间常数 τSE大约为： ModulationModulation BiasBias ≈ ( R+τ R)⋅ C D SE L P 其中RL 是激光器等效电阻。本分析中忽略了激光 器的串联电感。 串联电阻RD用于抑制激光器、寄生电感导致的激 VVCCCC 光器上冲和振铃。因此，降低驱动器输出端的等 效电容是获得快速光输出边沿的关键。图 4 是阶 跃响应的仿真结果，激光二极管建模为 5Ω电阻 CC CC 与 1pF电容并联，阻尼电阻RD选择为 10Ω。本测 P2P2 P1P1 试中使用的晶体管(T1 和T2)边沿速率(20%-80%) 大约为 25ps 。激光二极管输出边沿仿线 中，下降沿要比上升沿缓慢。 表 1. 单端驱动的边沿速度(单位为 ps)和输出电 A 容 AA RR DD CP (CP1 & CP2) 1pF 2pF 3pF T2T2 T1T1 t /t (20%-80%) 41/46 53/59 71/78 r f ModulationModulation BiasBias t /t (10%-90%) 60/72 83/97 118/125 r f 图3. 单端驱动电路的充电(上图)和放电(下图)环路 (点线表示电容充电或放电时的瞬变电流) 应用笔记HFAN-02.5.0 (Rev. 5; 10/08) Maxim Integrated Page 3 of 5 0.055 0.053 0.050 0.048 0.045 0.043 0.040 0.038 0.035 1pF 0.033 2pF 0.030 3pF 0.028 0.025 0.023 0.020 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Time (ps) 图4. 单端驱动的阶跃响应仿真 单端驱动的另一个缺点是在VCC 上会产生较大的 瞬变电流。必须很好的设计收发器布板和电源去 耦电路，否则，接收器将受到电源噪声的影响， 最终影响光接收灵敏度。 4 差分驱动充、放电 图 5 所示为激光二极管差分驱动电路。激光器导 通时，输出晶体管T1 吸收电流，对T1 集电极的 寄生电容CP1 充电，通过阻尼电阻RD 和交流去耦 电容调制激光器。由于铁氧体磁珠保持电流固定 不变，因此iCP1 = iCP2 。在激光器关闭时，驱动电 流切换至互补侧，在类似环路中更换充放电过 程。 差分驱动中要得到与单端驱动相同的激光调制电 流，激光二极管和阻尼电阻的电压摆幅应保持不 变。这在某种程度上预示着，单端驱动节点A (∆VA) 的电压摆 幅应等于差分驱动的(V -V B) 。因此，差分驱动 A B 电容CP1 和CP2 的电压摆幅只有单端驱动的一半， 所以差分驱动支持更快的信号传输。激光器导通 和关闭的时间常数τDF大约为： C 1 ( ) P 2 ≈ +τR ⋅ R +R( R⋅ )C DFD L D L P 1 C / +C 2 P 2 P 1 图 5. 差分驱动电路的充电(上图)和放电(下图)环路 (点线表示电容充电或放电时的瞬变电流，假设通 过铁氧体磁珠的电流保持不变) 应用笔记HFAN-02.5.0 (Rev. 5; 10/08) Maxim Integrated Page 4 of 5 差分驱动的时间常数τ 大约是单端驱动时间常数 管之间采用了交流耦合，在某些应用中可能会产 DF τSE 的一半，表明可提供更快的发送器边沿速 生低频截止问题。 率。图 6 和表 2 是阶跃响应的仿线 结论 速率分别加快了20ps和43ps 。 本应用笔记说明采用差分激光驱动器能改善光 表 2. 差分驱动的边沿速度(单位为 ps)和输出电 发送器的边沿速率。差分驱动的一个主要优点是 容 可承受更大的输出节点电容。但是，这并不表 明可忽略输出电容，良好的高频电路布板以及 CP (CP1 & CP2) 1pF 2pF 3pF 其它降低输出电容的措施仍然很重要。同样， 在实际应用中，还一定要考虑其它因素(本应用笔 t /t (20%-80%) 34/34 39/39 45/45 r f 记中没有讨论) ，包括：(a) 激光器等效电容(将在 t /t (10%-90%) 51/50 58/57 71/69 电路中引入另一极点) ；(b) 激光器光电转换过程 r f 会降低边沿速率，导致上升沿和下降沿出现不对 0.0425 称。由于存在这一些因素，高速工作需要相对较快 0.04 的激光二极管，以及尽可能小的激光器封装电 0.0375 0.035 0.0325 感。 0.03 0.0275 0.025 0.0225 1p 参考文献 0.02 2p 0.0175 3p 0.015 0.0125 [1] 应用笔记：“MAX3735A ：激光驱动器输出配 0.01 0.0075 置，第 3 部分：差分驱动” Maxim Integrated 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Products, 2003 年11 月。 Time (ps) 图6. 差分驱动的阶跃响应仿真 由于本身就具有对称性，差分驱动可承受较高的 容性负载。与单端驱动相比，输出电容导致的边 沿劣化较低。它还提供一致的上升、下降时间， 有助于改善发送器的光输出眼图。另一方面，激 光器充、放电环路具有相同的外部电路，能够承 受电路板布局的偏差和失配，对VCC 不会产生其 它噪声。差分驱动的不足是驱动电路和激光二极 应用笔记HFAN-02.5.0 (Rev. 5; 10/08) Maxim Integrated Page 5 of 5
2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问请联系我们。
3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。
4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将按照每个用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档
2022年版医疗卫生系统招聘（口腔医学专业）事业编制核心考点备考题库（包含各题型）.docx
原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者
