高速激光驅(qū)動(dòng)器MAX3289的應(yīng)用

MAX3289是美國(guó)MAXIM公司生產(chǎn)的高速激光驅(qū)動(dòng)器，適用于工作在傳輸速率為1.25Gbps的局域網(wǎng)中，也可用于千兆以太網(wǎng)、ATM局域網(wǎng)以及光纖信道中的光發(fā)射機(jī)。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(diǎn)。其主要特性如下：

3.0～+5.5V的工作電源；帶光電管的共陽極激光管工作模式；僅有30mA的激光調(diào)制電流；僅有22ps的系統(tǒng)性抖動(dòng)；具有調(diào)制電流的溫度補(bǔ)償電路；具有自動(dòng)光功率控制電路(APC）；具有集成化的安全電路；具有電源自動(dòng)復(fù)位電路(POR)；采用1631腳TSSOP-EP的封裝形式。

MAX3289內(nèi)部原理框圖如圖1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(hào)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(hào)發(fā)生器電路用于自動(dòng)功率控制(APC)；激光調(diào)制電路的功能是：對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并為外部激光功放管電路提供激勵(lì)信號(hào)。

工作過程：當(dāng)芯片正常工作時(shí)，調(diào)制電流開關(guān)接通，信號(hào)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(shí)現(xiàn)調(diào)制，調(diào)制信號(hào)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(shí)，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(shí)，光反饋信號(hào)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(dá)到自動(dòng)維持功率穩(wěn)定的目的。

MAX3289引腳功能描述：

GND(1,6)：接地。

FLTDLY(2)：默認(rèn)延時(shí)輸入端，外接電容可為安全電路提供一合適的延時(shí)脈沖寬度。

VCC(3,11,14)：工作電源端。

IN+(4)，IN-(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(dòng)器輸出端。

BIASDRV(10)：偏差信號(hào)控制外部晶體管驅(qū)動(dòng)器端。外接PNP或NPN晶體管。

OUT+(12)，OUT-(13)：調(diào)制信號(hào)輸出端。

MODSET(15)：調(diào)制電流設(shè)置端。外接電阻來設(shè)置溫度固定不變時(shí)調(diào)制電流值。

TC(16)：調(diào)制電流溫度補(bǔ)償設(shè)置端。外接電阻以補(bǔ)償溫度變化對(duì)調(diào)制電流的影響。

MAX3289適合于工作在傳輸速率為1.25Gbps的局域網(wǎng)中，根據(jù)傳輸速率要求，應(yīng)選擇上升時(shí)間為260ps(或更少)的激光管作為輸出端的光驅(qū)動(dòng)器。為滿足MAX3289的交流特性，在輸出端輸出的瞬時(shí)電壓幅度應(yīng)在-1V(VCC)以上；此外，在選擇激光管時(shí)，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(dòng)。

在利用MAX3289設(shè)計(jì)應(yīng)用電路時(shí)，調(diào)制電流的設(shè)計(jì)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)決定溫度恒定不變時(shí)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)決定當(dāng)溫度變化時(shí)補(bǔ)償電流值。因此，調(diào)制電流的設(shè)計(jì)，其實(shí)質(zhì)是確定RMOD和RTC的電阻值。

當(dāng)激光管選定后，根據(jù)下式可計(jì)算出它的溫度系數(shù)LT：

這里：a是激光管的輸出功率與激光管電流所確定的直線的斜率，a25 、a70分別表示溫度為25oC、70oC時(shí)的a值。

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

這里：Tempco =-LT 。

一般情況下，當(dāng)激光管選定后，可根據(jù)表1確定RMOD和RTC的值。

MAX3289應(yīng)用在帶光電管的共陽極激光管電路中。APC電路如圖2所示，由外部NPN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(shí)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(shí)，流過監(jiān)控二極管的電流(ID)增大(或減小)，這時(shí)MD端的電壓上升(或下降)，則Q2輸入信號(hào)(U+-U-)減小(增大)，從而Q2的輸出電壓減少(或增加)，這樣使得Q1輸入電壓減小，從而輸出功率下降(增加)，達(dá)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=1.7V/ID(MD端的電壓值穩(wěn)定在1.7V)；

CBIASDRV=0.1mF(典型值，與RDEG一起,提供所需的APC電路時(shí)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NPN晶體管，b>100,ft>5MHz；

B1：帶鐵氧芯的電感(降低系統(tǒng)性抖動(dòng))。

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

CPORDLY典型值為0.01mF。

在高頻時(shí)，激光器封裝產(chǎn)生的電感影響會(huì)使激光器的電感量增加，往往會(huì)產(chǎn)生嘯叫、過激現(xiàn)象，使輸出的信號(hào)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(bǔ)償濾波網(wǎng)絡(luò)由RCOMP和CCOMP組成，其值可由做眼圖實(shí)驗(yàn)來確定，首先使RCOMP=25Ω；CCOMP=2pF，然后增加CCOMP的值，直到獲得滿意的眼圖為止。

由于MAX3289是高頻產(chǎn)品，電路布局對(duì)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(zhǎng)；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)生的寄生電容影響最??；MAX3289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(zhǎng)所致，應(yīng)試著減少引線的長(zhǎng)度來消除；如果OUT+端、OUT_端在低電壓時(shí)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)最小。

MAX3289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(shí)的外圍元器件參數(shù)應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中確定。

高速激光驅(qū)動(dòng)器MAX3289由于其傳輸速率較高、性能安全穩(wěn)定，而且體積小、應(yīng)用簡(jiǎn)單方便，因此比同類產(chǎn)品無疑有很大的優(yōu)越性。該產(chǎn)品在高速光纖局域網(wǎng)中有廣泛的應(yīng)用前景?！?/font>