高速激光驅動器MAX3289的應用

MAX3289是美國MAXIM公司生產(chǎn)的高速激光驅動器，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。該產(chǎn)品具有傳輸速率高，調制電流小，性能安全穩(wěn)定、體積小等特點。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的激光調制電流；僅有22ps的系統(tǒng)性抖動；具有調制電流的溫度補償電路；具有自動光功率控制電路(APC）；具有集成化的安全電路；具有電源自動復位電路(POR)；采用1631腳TSSOP-EP的封裝形式。

MAX3289內部原理框圖如圖1所示。內部電路主要包括電源復位電路(POR)、安全電路、偏差信號發(fā)生器電路和激光調制電路。電源復位電路和安全電路主要為芯片正常工作提供安全保障；偏差信號發(fā)生器電路用于自動功率控制(APC)；激光調制電路的功能是：對輸入信號進行調制，并為外部激光功放管電路提供激勵信號。

工作過程：當芯片正常工作時，調制電流開關接通，信號從IN+端和IN-端輸入，經(jīng)輸入緩沖放大后，控制差分調制器輸出來實現(xiàn)調制，調制信號從OUT+端和OUT-端輸出；當電路發(fā)生故障或意外情況發(fā)生時，安全電路發(fā)生作用，斷開調制電流開關，關閉輸出；當輸出功率減小或增大時，光反饋信號發(fā)生變化，并從MD端輸入，經(jīng)內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，從而達到自動維持功率穩(wěn)定的目的。

MAX3289引腳功能描述：

GND(1,6)：接地。

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

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)：關閉驅動器輸出端。

BIASDRV(10)：偏差信號控制外部晶體管驅動器端。外接PNP或NPN晶體管。

OUT+(12)，OUT-(13)：調制信號輸出端。

MODSET(15)：調制電流設置端。外接電阻來設置溫度固定不變時調制電流值。

TC(16)：調制電流溫度補償設置端。外接電阻以補償溫度變化對調制電流的影響。

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，應選擇上升時間為260ps(或更少)的激光管作為輸出端的光驅動器。為滿足MAX3289的交流特性，在輸出端輸出的瞬時電壓幅度應在-1V(VCC)以上；此外，在選擇激光管時，還應注意要求激光管具有低的調制電流和在輸出端產(chǎn)生低的電壓晃動。

在利用MAX3289設計應用電路時，調制電流的設計是極其重要的，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調制電流值(IMOD)，當激光管選定后，IMOD一般就確定。而TC端外接電阻(RTC)決定當溫度變化時補償電流值。因此，調制電流的設計，其實質是確定RMOD和RTC的電阻值。

當激光管選定后，根據(jù)下式可計算出它的溫度系數(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時的a值。

當LT求出后，根據(jù)下面兩個公式計算出RTC和RMOD的值：

這里：Tempco =-LT 。

一般情況下，當激光管選定后，可根據(jù)表1確定RMOD和RTC的值。

MAX3289應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，其實質形成了一功率控制環(huán)路?？刂七^程如下：當輸出功率增大(或減小)時，流過監(jiān)控二極管的電流(ID)增大(或減小)，這時MD端的電壓上升(或下降)，則Q2輸入信號(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)，達到維持輸出功率穩(wěn)定的目的。

當選定激光管后，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)。

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

CPORDLY典型值為0.01mF。

在高頻時，激光器封裝產(chǎn)生的電感影響會使激光器的電感量增加，往往會產(chǎn)生嘯叫、過激現(xiàn)象，使輸出的信號變壞。為防止這類情況發(fā)生，需加一濾波網(wǎng)絡來減少激光器封裝產(chǎn)生的電感影響。補償濾波網(wǎng)絡由RCOMP和CCOMP組成，其值可由做眼圖實驗來確定，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，電路布局對其影響很大。應采用具有公共接地層的多層電路板；輸出端引線應盡量短，不宜過長；供電電源端應通過電容接地，為防止APC電路產(chǎn)生自激，應確保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所致，應試著減少引線的長度來消除；如果OUT+端、OUT_端在低電壓時引起極度嘯叫，這可以通過接上拉電感或降低調制電流來消除；如果APC電路產(chǎn)生自激振蕩，應試著增加CBIASDRV的值或RDEG的值，使MD端產(chǎn)生的寄生電容(應<10pF)最小。

MAX3289典型應用電路如圖3所示，電路中的外圍元器件參數(shù)為典型值，未標識的外圍元器件參數(shù)應在實際應用中確定。

高速激光驅動器MAX3289由于其傳輸速率較高、性能安全穩(wěn)定，而且體積小、應用簡單方便，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)中有廣泛的應用前景。■

參考文獻

1 MAXIM產(chǎn)品資料全集(2000年修訂)。