APD非線性響應(yīng)補償

激光模塊需對雪崩光電二極管(APD)的非線性響應(yīng)進(jìn)行補償。本應(yīng)用筆記以DS1875 SFP控制器為例，探討如何使用Maxim的光控制器完成非線性補償。

APD特性
光模塊采用基于雪崩光電二極管(APD)的光接收器支持高靈敏度設(shè)計。

從APD接收到的反饋呈非線性(平均接收功率)，這一非線性特性為優(yōu)化控制激光器模塊帶來一定困難，典型的APD非線性特性如圖1所示。

圖1. 典型的APD響應(yīng)顯示了非線性特性

為了保證精準(zhǔn)操作，需要對APD的非線性進(jìn)行補償。補償后可以為SFP控制器模塊提供線性反饋，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。補償后的APD響應(yīng)如圖2所示。

圖2. 該平均曲線顯示了所期望的典型響應(yīng)，生產(chǎn)過程中對響應(yīng)中微小變化的補償是不可行的。

使用RSSI修正非線性
Maxim的光控制器，如DS1875，能夠補償APD的非線性。

DS1875的一個輸入通道(MON3)有兩個工作區(qū)(細(xì)調(diào)和粗調(diào))配置，每個區(qū)域都有其獨立的量程和偏置，用于校準(zhǔn)接收到的功率信號的非線性。校準(zhǔn)通過對APD二極管的非線性響應(yīng)進(jìn)行分段線性近似，擬合完成。

除了提供兩個獨立的工作區(qū)，DS1875也可在細(xì)調(diào)區(qū)域?qū)DC轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行右移操作。即使輸入信號不能完全覆蓋輸入范圍，通過右移操作也可提高轉(zhuǎn)換精度。

滯回的重要性
在給定的交叉點，DS1875根據(jù)輸入信號的幅度自動地在兩個工作區(qū)之間切換。在交叉點提供滯回，當(dāng)從粗調(diào)切換到細(xì)調(diào)時，切換點會發(fā)生變動。這能保證器件不會在兩個工作區(qū)間來回觸發(fā)，造成不穩(wěn)定。

交叉點會根據(jù)針對細(xì)調(diào)范圍的右移位設(shè)定的不同而改變，表1列出了不同的右移設(shè)置下交叉點的改變。需要注意的是，DEC欄到滯回(Hysteresis)欄對應(yīng)的變化值。

表1. 右移時的交叉點設(shè)置

對細(xì)調(diào)和粗調(diào)工作區(qū)進(jìn)行配置，以保證每個工作區(qū)的實際響應(yīng)為線性。寫入工廠預(yù)設(shè)值，使響應(yīng)為線性特性，同時將精調(diào)范圍的右移位設(shè)為3。

在MON3P接入兩個輸入(“a”dB和“b”dB)。使用內(nèi)部工廠校準(zhǔn)值，測量MON3轉(zhuǎn)換數(shù)值。兩個輸入已配置成粗調(diào)范圍使用“a”dB，細(xì)調(diào)范圍使用“b”dB。輸入可選擇任何兩個點，只要一個在細(xì)調(diào)區(qū)，另一個在粗調(diào)區(qū)。根據(jù)測試得到的誤差，測量需進(jìn)行再評估，直到得到最佳的分段線性擬合。

步驟2得到的數(shù)值與期望用來補償APD非線性響應(yīng)的數(shù)值會有差別。所有細(xì)調(diào)和粗調(diào)區(qū)的量程和偏置也需要校準(zhǔn)，這樣才能準(zhǔn)確匹配期望值。