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光通信網(wǎng)絡(luò)中的光收發(fā)模塊和數(shù)字可變電阻及其應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2012-05-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

.盡管人類看不見激光器的近紅外光,但是,進(jìn)入眼睛內(nèi)的光柱還是會(huì)聚焦在視網(wǎng)模上,此種能夠引起永久性的傷害,再加上激光器功能,這二者均對(duì)人體安全均存在著嚴(yán)重的潛在影響,為此要求激光功率輸出必須限制在幾百毫瓦以內(nèi)。

控制VCSEL和激光二極管中的激光電流不僅僅是安全問題,還有性能上的考慮。同半導(dǎo)體的表現(xiàn)一致,VCSEL的最大輸出功率隨著溫度的降低而線性地增加,輸出的波長隨著溫度的增加而增加。總而言之,隨溫度變化而控制電流在保證性能方面是非常重要的。

對(duì)光相關(guān)技術(shù)提出新的要求及實(shí)現(xiàn)

對(duì)光相關(guān)技術(shù)提出新的要求

.由帶寬的巨大需求引導(dǎo)出光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展;光網(wǎng)絡(luò)采用光,將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);

.收發(fā)模塊的制造商不斷降低幾何尺寸,提高信號(hào)吞吐率至數(shù)吉比特每秒;

.收發(fā)模塊采用光電二極管接收光信號(hào),采用激光二極管或VCSEL發(fā)送光信號(hào);

.隨著數(shù)據(jù)速率持續(xù)增長,光收發(fā)模塊的有源光電元件需要更為精密、更為可靠的功率控制,以阻止激光故障,延長壽命期限并且工作應(yīng)在期望的輸出參數(shù)內(nèi)。

實(shí)現(xiàn)與達(dá)到上述的要求-控制

這最終將轉(zhuǎn)向Dallas Semiconductor的。要控制流過激光二極管和VCSEL的電流,從而控制功率輸出的方法是通過控制來實(shí)現(xiàn)的。之前,在相當(dāng)有一段時(shí)間內(nèi),技術(shù)人員專職于手動(dòng)調(diào)節(jié)“校準(zhǔn)電位器”,以試圖得到一個(gè)好的“眼圖”,但效果不佳。而這種控制和調(diào)校問題的更好解決方法應(yīng)該是采用一個(gè)電可編程的器件-新型控制的電阻和電位器,因?yàn)樗軌蝽憫?yīng)溫度的變化。為此,下面要著重分析新型控制的可變電阻和電位器與

新型數(shù)字控制的可變電阻開發(fā)與勢(shì)在必行

雖然不是一個(gè)嚴(yán)格意義上的通信公司,但在一些相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域,Dallas SemicGnductor公司仍可發(fā)揮其專長:數(shù)字控制的可變電阻和電位器、EEPROM、溫度傳感器和超低功耗的CMOS工藝。順應(yīng)了千兆位光技術(shù)的需求,Dallas公司已經(jīng)生產(chǎn)了一系列產(chǎn)品,并帶有一些新的特性。

DSl845是帶有EEPROM的雙電位器,它是半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)第一款內(nèi)置存儲(chǔ)器的電位器,尤其適合應(yīng)用了可插拔于兆位收發(fā)端模塊中,DSl845將兩個(gè)線性抽頭的電位器和256字節(jié)的EEPROM結(jié)合在一起,其中后者EEPROM是MSA標(biāo)準(zhǔn)所需的。而較高分辨率的256級(jí)電位器能夠用于控制調(diào)制電流,而100級(jí)的電位器用于控制偏置電流。用戶能夠配置兩個(gè)輸出,并存儲(chǔ)抽頭位置以及產(chǎn)品系列ID號(hào)在片內(nèi)的非易失性EEPROM存儲(chǔ)器中,以作為工作過程中的參考信息。

對(duì)于那些要縮小為SFP封裝的模塊,可通過采用更高密度集成的元件(包括存儲(chǔ)器和兩個(gè)獨(dú)立可配置的電位器)來取代多個(gè)元件,從而減小空間。進(jìn)一步來說,DSl845的2線接口能夠滿足收發(fā)器制造商的在線編程要求,并且兼容現(xiàn)有的2線EEPROM。

為了滿足更多的特殊要求,Dallas公司還開發(fā)了DSl846,在一個(gè)縮小的TSSOP(簿型小外形封裝)內(nèi)集成了3個(gè)線性遞變的電位器、非易失性存儲(chǔ)器和一個(gè)CPU監(jiān)控電路,在一個(gè)如此小的芯片內(nèi),這種級(jí)別的集成節(jié)省了板面,減少了成本,縮短了供貨期,加快了產(chǎn)品的開發(fā)。對(duì)于DSl845,其非易失性存儲(chǔ)器器來配置和存儲(chǔ)特殊應(yīng)用的校準(zhǔn)數(shù)據(jù),以及控制每個(gè)電位器的柚頭位置,另外,還備有用戶特殊數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。

DSl846的片內(nèi)微監(jiān)測(cè)器檢測(cè)電壓放變化,一旦檢測(cè)到超出電壓容差范圍,微監(jiān)測(cè)器立即復(fù)位,并保持復(fù)位狀態(tài),直至回到安全的工作條件為止。微監(jiān)測(cè)器能夠設(shè)定為幾個(gè)電壓復(fù)位門限,還包括一個(gè)手動(dòng)復(fù)位。而第三個(gè)電位器可用于監(jiān)視其它變量,或用來對(duì)另外兩個(gè)電阻之一進(jìn)行粗調(diào)。

具有集成溫度補(bǔ)償?shù)臄?shù)字可變電阻的DSl847和DSl848旨在用于日益膨脹的激光應(yīng)用,它們能夠在整個(gè)溫度范圍內(nèi)補(bǔ)償激光器的溫度特性,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成見圖2所示。

DSl848包含額外的、128字節(jié)的通用(用戶)EEPROM;除此之外兩者是相似的。它們?cè)谄瑑?nèi)的查尋表(LUT)內(nèi)存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于溫度的阻抗特征值,集成的溫度傳感器在激光器工作期間不斷地測(cè)量和報(bào)告溫度值,DSl847或DSl848則將溫度讀數(shù)與LUT表內(nèi)的值進(jìn)行比較,再按照設(shè)計(jì)者定義的阻抗特征調(diào)整阻抗。溫度傳感器輸出的溫度也存儲(chǔ)在EEPROM中(每l0ms更新一次),也可以通過2線總線提供給用戶。也就是說,為了對(duì)一給定系統(tǒng)的溫度變化的溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償,設(shè)計(jì)人員可以在整個(gè)溫度范圍內(nèi)以2℃為間隔確定所期望的電阻值,井將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在芯片的EEPROM查詢表內(nèi)。工作期間,器件會(huì)測(cè)量溫度。井據(jù)此讀取EEPROM查詢表,并自動(dòng)調(diào)節(jié)電阻。利用這種方案,DSl847/DS1848能夠在溫度變化叫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù),使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。

還應(yīng)該說明的是,DSl847和DSl848是自動(dòng)工作的。當(dāng)檢測(cè)到溫度發(fā)生變化時(shí),控制電路自動(dòng)地調(diào)整阻抗,以實(shí)現(xiàn)電流的補(bǔ)償,而無須用戶干預(yù)。圖2中A0、A1、A2地址線是地址選擇引腳允許在串行總線上連接最多8個(gè)器件。 14引腳的DSl847/DS1848封裝形式(TSSOP)見圖2右側(cè)。

所有的Dallas電路都采用低功耗CMOS技術(shù),有助于保持在一個(gè)較低的功率預(yù)算。所有電路工作于整個(gè)工業(yè)級(jí)溫度范圍,以及3V和5.5V兩種電源。

結(jié)束語

由上分析,在寬帶需求愈來愈高的今天,光網(wǎng)絡(luò)通信是最好的途徑,而光網(wǎng)絡(luò)通信的實(shí)現(xiàn)必需要用光收發(fā)模塊,然而基于激光技術(shù)的光收發(fā)模塊的安全和性能保證是要由更深層次的數(shù)字控制的DSl84x系列可變電阻和電位器來調(diào)節(jié)校準(zhǔn)參數(shù)作為支撐。當(dāng)然這一切光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)均屬于激光新技術(shù)中的明星。

從而也可看出,激光-新技術(shù)中的明星,其興旺發(fā)達(dá)在某種程度上需要依賴于新型數(shù)字控制的DSl84x系列可變電阻和電位器,“而不再需要古老的電阻”。

顯然,象這樣的一個(gè)巨大、復(fù)雜、發(fā)展、強(qiáng)勁的市場(chǎng),不同的對(duì)手應(yīng)工作于不同的級(jí)別。

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