一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置及方法制造方法及图纸

一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，激光驱动器受输入端电压控制，向激光器输出合适的驱动电流，其特征是：所述过压保护装置从激光驱动器的输出端采样，根据此采样信号调整其输出端电压，其输出端连接到激光驱动器的输入端；该过压保护装置具体包含：高阻抗模块，其输入端连接激光驱动器的输出端；失调电压产生器，其输入端连接高阻抗模块的输出端；加法器，两个输入端分别连接高阻抗模块的输出端以及失调电压产生器的输出端，得到过压保护装置的输出电压。本发明专利技术具有结构简单，低功耗和易实现、低硬件成本等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置及方法
本专利技术涉及光纤通信等系统中的激光驱动
，具体涉及一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置及方法。
技术介绍
传统的光纤通信系统包括电光转换器、数据发射机、光电转换器和数据接收机，其中收发机芯片目前主要采用GaAs、InP或者SiGe等特殊工艺集成，这些特殊工艺价格昂贵，无疑增加了整个光通信系统的成本，因此研发低成本的光通信收发机有着重大意义。现代深亚微米CMOS工艺的截止频率不断提高，使得基于CMOS工艺的高速激光驱动器设计成为可能。由于深亚微米CMOS工艺通过不断减小沟道长度和栅氧厚度来提高工作截止频率，其栅源和漏源可承受的电压范围越来越小。激光器正常工作时所产生的较大的电压调制摆幅使得深亚微米CMOS工艺设计的激动驱动器的器件极易处于栅源或者漏源过压状态，从而导致可靠性降低甚至电路失效。
技术实现思路
为了解决深亚微米CMOS的激光驱动器件栅源或者漏源过压导致的可靠性问题，本专利技术提供一种用于深亚微米CMOS激光驱动器的过压保护装置及方法，通过简单的环路控制来实现有效控制CMOS器件的栅源和漏源压差来提高电路的可靠性和稳定性。本专利技术具有结构简单，低功耗和易实现、低硬件成本等优势。一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，对激光驱动器进行过压保护，所述的激光驱动器输出端连接激光器，其特征是：所述过压保护装置输出端连接到激光驱动器的输入端，过压保护装置从激光驱动器的输出端采样，根据此采样信号调整过压保护装置输出端电压，以保护激光驱动器输入端不因过压而击穿；该过压保护装置具体包含：高阻抗模块，其输入端连接激光驱动器的输出端，高阻抗模块从激光驱动器输出端采样，构建采样电压；失调电压产生器，其输入端连接高阻抗模块的输出端，失调电压产生器根据所述高阻抗模块输出的采样电压调整失调电压；加法器，两个输入端分别连接高阻抗模块的输出端以及失调电压产生器的输出端，加法器将所述高阻抗模块输出的采样电压和失调电压产生器输出的失调电压相加得到过压保护装置的输出电压。上述的一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，其中，所述过压保护装置包含：第四PMOS管M4，采用二极管连接方式，其漏极和栅极短接，栅极连接到激光驱动器的输入端；第二可调电流源I2，一端连接公共地，另一端连接第四PMOS管M4的漏极；第五PMOS管M5，源极连接第一电源VDD，漏极连接第四PMOS管M4的源极；第二电阻R2，一端连接第五PMOS管M5的漏极；第三电流源I3，一端连接公共地，另一端连接第二电阻R2的另一端；放大器A1，输出端连接第五PMOS管M5的栅极，同相输入端连接第二电阻R2的另一端；第三电阻R3，一端连接放大器A1的反相输入端，另一端连接激光驱动器的输出端；所述激光驱动器包含：第一可调电流源I1，一端连接公共地；第一NMOS管M1，栅极连接第二电源VINP，源极连接第一可调电流源I1另一端；第二NMOS管M2，栅极连接第三电源VINN，源极连接第一可调电流源I1另一端；第一电阻R1，一端连接第一NMOS管M1的漏极，另一端连接第一电源VDD；第三PMOS管M3，栅极为激光驱动器的输入端，与过压保护装置中第四PMOS管M4的栅极连接，漏极连接第二NMOS管M2漏极，并引出输出端，连接激光器正端和过压保护装置中第三电阻R3的另一端；第四可调电流源I4，一端与第三PMOS管M3源极连接，另一端连接第一电源VDD。上述的一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，其中：通过对第二可调电流源I2与第四可调电流源I4和第一可调电流源I1成比例设计，以适应不同的激光器的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD。上述的一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，其中：所述的高阻抗模块的实现形式有由单晶硅电阻或N阱电阻或扩散电阻构成的电阻网络。上述的一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，其中：所述的失调电压产生器通过负反馈环路或通过通过电流注入在电阻上或通过电流源注入到二极管连接的晶体管来实现。上述的一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，其中：所述的激光驱动器为深亚微米CMOS激光驱动器。一种CMOS激光驱动器的过压保护方法，其中：S1：高阻抗模块从激光驱动器的输出端采样，得到采样电压；S2：失调电压产生器根据所述采样电压得出失调电压；S3：加法器将所述采样电压与所述失调电压相加，得到过压保护控制电压；S4：过压保护装置将电压范围受控的过压保护控制电压输出给激光驱动器，由激光驱动器的输出驱动激光器。采用本专利技术所述装置能得到如下有益效果：1)根据输出端采样信号调节第三PMOS管M3的源端电压来适应不同型号、不同温度条件下的垂直腔面发射激光器。2)第四PMOS管M4采用二极管连接方式对第三PMOS管M3进行偏置来跟随PVT变化。3)第二可调电流源I2分别与第四可调电流源I4、第一可调电流源I1成比例设计，以适应不同的激光驱动器偏置电流和调制电流。也可以调节第三可调电流源I3以针对不同激光器输出不同的IMOD电流和不同激光器的等效导通电阻，以优化第三PMOS管M3的Vds。附图说明图1是激光驱动器过压保护装置原理框图。图2是激光驱动器过压保护装置的一个具体实施图。具体实施方式以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本专利技术做进一步阐述。如图1所示，激光驱动器的输出端提供激光器合适的驱动电流；过压保护装置从激光驱动器的输出端采样，根据此采样信号调整其输出端电压，其输出端连接到激光驱动器的输入端，以保证电压范围在激光驱动器的可承受范围内；该过压保护装置带宽小于100kHz，保证高速信号通路不受影响，具体包含：高阻抗模块12，其输入端连接激光驱动器的输出端，高阻抗模块12从激光驱动器输出端提取采样电压，用高阻抗模块对输出采样可以避免对激光驱动器产生负载效应，从而避免降低激光器输出带宽；失调电压产生器11，其输入端连接高阻抗模块12的输出端，失调电压产生器11根据所述高阻抗模块12输出的采样电压设置失调电压；加法器13，两个输入端分别连接高阻抗模块12的输出端以及失调电压产生器11的输出端，加法器13将所述高阻抗模块12输出的采样电压和失调电压产生器11输出的失调电压进行处理得到过压保护装置的输出电压，为激光驱动器提供偏置电压，本实施例中是为激光驱动器的中第三PMOS管M3提供偏置电压。激光器驱动器输出端电流范围为：其中IBIAS为激光器的偏置电流，IMOD为激光器的调制电流，Ioutput在激光器上产生IMOD×Rvcsel的电压摆幅，其中IMOD一般为6～10mA，Rvcsel为激光器的等效导通电阻，一般为70～80Ω，则IMOD×Rvcsel的最大值可达800mV。如图2所示，过压保护装置包含：第四PMOS管M4，采用二极管连接方式，其漏极和栅极短接，栅极连接到激光驱动器的输入端；第二可调电流源I2，一端连接公共地，另一端连接第四PMOS管M4的漏极；第五PMOS管M5，源极连接第一电源VDD，漏极连接第四PMOS管M4的源极；第二电阻R2，一端连接第五PMOS管M5的漏极；第三电流源I3，一端连接公共地，另一端连接第二电阻R2的另一端；放大器A1，输出端连接第五PMOS管M5的栅极，同相输入端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，对激光驱动器进行过压保护，所述的激光驱动器输出端连接激光器，其特征在于：所述过压保护装置输出端连接到激光驱动器的输入端，过压保护装置从激光驱动器的输出端采样，根据此采样信号调整过压保护装置输出端电压，以保护激光驱动器输入端不因过压而击穿；该过压保护装置具体包含：高阻抗模块（12），其输入端连接激光驱动器的输出端，高阻抗模块（12）从激光驱动器输出端采样，构建采样电压；失调电压产生器（11），其输入端连接高阻抗模块（12）的输出端，失调电压产生器（11）根据所述高阻抗模块（12）输出的采样电压调整失调电压；加法器（13），两个输入端分别连接高阻抗模块（12）的输出端以及失调电压产生器（11）的输出端，加法器（13）将所述高阻抗模块（12）输出的采样电压和失调电压产生器（11）输出的失调电压相加得到过压保护装置的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，对激光驱动器进行过压保护，所述的激光驱动器输出端连接激光器，其特征在于：所述过压保护装置输出端连接到激光驱动器的输入端，过压保护装置从激光驱动器的输出端采样，根据此采样信号调整过压保护装置输出端电压，以保护激光驱动器输入端不因过压而击穿；该过压保护装置具体包含：高阻抗模块（12），其输入端连接激光驱动器的输出端，高阻抗模块（12）从激光驱动器输出端采样，构建采样电压；失调电压产生器（11），其输入端连接高阻抗模块（12）的输出端，失调电压产生器（11）根据所述高阻抗模块（12）输出的采样电压调整失调电压；加法器（13），两个输入端分别连接高阻抗模块（12）的输出端以及失调电压产生器（11）的输出端，加法器（13）将所述高阻抗模块（12）输出的采样电压和失调电压产生器（11）输出的失调电压相加得到过压保护装置的输出电压。2.如权利要求1所述的一种用于CMOS激光驱动器的过压保护装置，其特征在于，所述过压保护装置包含：第四PMOS管M4，采用二极管连接方式，其漏极和栅极短接，栅极连接到激光驱动器的输入端；第二可调电流源I2，一端连接公共地，另一端连接第四PMOS管M4的漏极；第五PMOS管M5，源极连接第一电源VDD，漏极连接第四PMOS管M4的源极；第二电阻R2，一端连接第五PMOS管M5的漏极；第三电流源I3，一端连接公共地，另一端连接第二电阻R2的另一端；放大器A1，输出端连接第五PMOS管M5的栅极，同相输入端连接第二电阻R2的另一端；第三电阻R3，一端连接放大器A1的反相输入端，另一端连接激光驱动器的输出端；所述激光驱动器包含：第一可调电流源I1，一端连接公共地；第一NMOS管M1，栅极连接第二电源VINP，源...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俊成，陈学峰，姜培，
申请(专利权)人：光梓信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31