一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统及方法，通过建立一种由外接电子器件构成的转换电路，模拟偏执电流信号输入激光器到监控光电二极管的监控电流信号输出这一转换，替代原本昂贵易损的外接光器件实现自动功率控制环路，以实现低成本高稳定性的自动功率控制功能测试。该方案主要关心转换电路的输入输出电流大小和比例，忽略掉原使用过程中激光器和光电二极管间的光能转换，直接使用比例受控的电流到电流转换电路来桥接偏执电流输出与监控电流输入两点，以此实现自动功率控制功能的测试。本发明专利技术通过上述设置实现了低成本、高精度、经济实惠且利于市场应用的测试。的测试。的测试。

【技术实现步骤摘要】
一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统及方法


[0001]本专利技术属于光通信芯片测试
，具体地说，涉及一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统及方法。

技术介绍

[0002]在高速光通信中信号发射端激光器将输入的偏执电流转化为平均光功率输出。该平均光功率会受到温度，偏压以及本身老化的影响。为了保证信号质量始终稳定，需要在高速光通信激光器的驱动芯片内设计自动功率控制电路，确保激光器输出平均光功率在各种条件下始终稳定。该自动功率控制电路为负反馈闭环结构，反馈输入部分需探测激光器输出光信号的强度，经过转换后和阈值比较生成反馈信号来控制激光驱动芯片的偏执电流的增减以实现平均光功率的调节。因为激光器的输出平均光功率和偏执电流的大小成正比，所以自动功率控制电路能通过对偏执电流的单调调整来确保激光器输出的平均光功率始终稳定。
[0003]图1提供激光器偏执电流以及输出光功率的关系图。激光器输出光功率随偏执电流的增减而单调增加或减少。同时随着温度增加，激光器的功率电流比曲线比率减少。为了在升温后保证稳定的输出光功率Pavg，需要增加偏执电流从Iavg1增加到Iavg2。
[0004]为了量化并监控激光器输出的光功率强度，通常会在激光器附近放置监控光电二极管将光信号再次转换回电信号作为环路反馈输入使用。该光电二极管探测到激光器的光信号并以一定比例转换为电流信号反馈到自动功率控制电路输入，经过内部数字模块分析反馈信号和阈值比较的结果后，再反馈调节偏执电流大小实现闭环自动控制。
[0005]一般自动功率控制电路根据对反馈监控电流信号的使用方法不同可归为两类，即电流型输入类和电压型输入类。电流型输入的自动功率控制电路会直接将监控光电二极管输出的平均电流作为输入信号，和芯片内建的阈值电流进行比较后进入数字模块分析使用。而电压型输入的自动功率控制电路会将监控电流通过内部电阻先转换为电压信号，再和芯片内部阈值电压进行比较后进入数字模块分析使用。数字模块处理完比较结果后反馈到数模转换电路控制激光驱动芯片偏执电流的增减来确保输出平均光功率的恒定。图2和图3分别为两种类型的自动功率控制电路的闭环环路简化图。
[0006]无论反馈输入为电流输入型还是电压输入型，自动功率控制闭环环路都由激光器驱动芯片内部电路以及外接光器件构成。测试该功能的时候需保证环路中芯片与外接器件连接正常，所有配置均和正常使用该功能无异。不过传统测试使用的外接器件选用了正常工作使用的光器件。外接光器件中的激光器昂贵，偏执电流过大时又容易损坏，同时监控光电二极管的一致性不是很好, 且光器件之间转换效率也会随着环境改变，因此在实验室测试中需要准确测试自动功率控制的偏执电流值是否和阈值成比例对应的时候，以及在量产测试中需要使用低成本且可靠的方法验证自动功率控制功能时候，不必同正常工作时候一样选用外接光器件进行电流转换的方案。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对现有的激光器和光电二极管的组合的测试方法造价昂贵、使用性低、容易损坏、监控光电二极管的一致性不佳等缺陷，提出了一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统及方法，通过建立一种由外接电子器件构成的转换电路，模拟偏执电流信号输入激光器到监控光电二极管的监控电流信号输出这一转换，替代原本昂贵易损的外接光器件实现自动功率控制环路，以实现低成本高稳定性的自动功率控制功能测试。该方案主要关心转换电路的输入输出电流大小和比例，忽略掉原使用过程中激光器和光电二极管间的光能转换，直接使用比例受控的电流到电流转换电路来桥接偏执电流输出与监控电流输入两点，以此实现自动功率控制功能的测试。本专利技术通过上述设置实现了低成本、高精度、经济实惠且利于市场应用的测试。
[0008]本专利技术具体实现内容如下：本专利技术提出了一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统，连接光通信激光器驱动芯片，用于对光通信激光驱动器的自动功率控制功能进行测试；所述光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统包括电流镜单元、负反馈单元；所述光通信激光器驱动芯片包括数模转换模块、偏置电流源模块、阈值电源模块、数字模块；所述数模转换模块分别与数字模块和偏置电流源模块连接；所述偏置电流源模块连接电流镜单元；所述负反馈单元与阈值电源模块的输入端连接；所述阈值电源模块的输出端与所述数字模块的输入端连接；所述电流镜单元为由第一NMOS管和第二NMOS管构成的电流镜单元；所述第一NMOS管的漏极与第一NMOS管的栅极连接后与所述偏置电流源模块连接；所述第二NMOS管的漏极与所述负反馈单元连接。
[0009]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述负反馈单元包括运算放大器OP、电阻R1、电阻R2、三极管PMA；所述电阻R1的一端接地，另一端连接运算放大器OP的正极输入端，所述第二NMOS管的漏极与所述运算放大器OP的正极输入端连接；所述电阻R2的一端接地，另一端连接三极管PMA的源极；所述运算放大器OP的输出端连接三极管PMA的栅极，所述三极管PMA的漏极连接所述阈值电源模块；所述运算放大器OP的负极输入端连接在所述三极管PMA的源极和电阻R2之间；所述第二NMOS管、电阻R1以及运算放大器OP的正极输入端连接的电压点为电压点A；所述电阻R2、运算放大器OP的负极输入端和三极管PMA连接的电压点为电压点B；所述运算放大器OP的输出端和三极管PMA之间的电压点为电压点C。
[0010]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述阈值电源模块包括阈值电流源单元、缓冲器；所述阈值电流源单元接地后分别与所述三极管PMA的漏极和缓冲器的输入端连接；所述缓冲器的输出端与所述数字模块的输入端连接。
[0011]为了更好地实现本专利技术，进一步地，所述阈值电源模块包括阈值电压源单元、探测电阻、比较器；所述探测电阻和阈值电压源单元各自接地后分别搭接在所述比较器的一个输入端上，所述三极管PMA的漏极搭接在所述比较器连接探测电阻的输入端上；
所述比较器的输出端与所述数字模块的输入端连接。
[0012]一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试方法，上述的一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统，具体包括以下步骤：步骤1：使用偏置电流源模块向第一NMOS管发送电源，然后由电流镜单元的第二NMOS管转换为偏置电流输入到运算放大器的正极输入端；步骤2：将电阻R1和电阻R2的阻值比例设置为N，比例N为根据实际需求自定义的值；步骤3：调整运算放大器OP的开环增益，利用运算放大器OP的钳位作用将电压点A和电压点B的电压锁到一致的状态；步骤4：通过电阻R2转换出监控电流到阈值电源模块和数字模块，完成测试。
[0013]为了更好地实现本专利技术，进一步地，在测试的过程中，控制运算放大器OP的压摆率，从而驱动三极管PMA的栅极电压进行变化，进而控制电压点C的响应时间。
[0014]本专利技术与现有技术相比具有以下优点及有益效果：本专利技术采用市面可售的常规元器件即可组成替换电路，且精度更好，相比于原测试方法，降低了成本，提高了测试可靠性和精度，且更适合市场推广应用。
附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统，连接光通信激光器驱动芯片，用于对光通信激光驱动器的自动功率控制功能进行测试，其特征在于，包括电流镜单元、负反馈单元；所述光通信激光器驱动芯片包括数模转换模块、偏置电流源模块、阈值电源模块、数字模块；所述数模转换模块分别与数字模块和偏置电流源模块连接；所述偏置电流源模块连接电流镜单元；所述负反馈单元与阈值电源模块的输入端连接；所述阈值电源模块的输出端与所述数字模块的输入端连接；所述电流镜单元为由第一NMOS管和第二NMOS管构成的电流镜单元；所述第一NMOS管的漏极与第一NMOS管的栅极连接后与所述偏置电流源模块连接；所述第二NMOS管的漏极与所述负反馈单元连接。2.如权利要求1所述的一种光通信激光驱动器自动功率控制功能测试系统，其特征在于，所述负反馈单元包括运算放大器OP、电阻R1、电阻R2、三极管PMA；所述电阻R1的一端接地，另一端连接运算放大器OP的正极输入端，所述第二NMOS管的漏极与所述运算放大器OP的正极输入端连接；所述电阻R2的一端接地，另一端连接三极管PMA的源极；所述运算放大器OP的输出端连接三极管PMA的栅极，所述三极管PMA的漏极连接所述阈值电源模块；所述运算放大器OP的负极输入端连接在所述三极管PMA的源极和电阻R2之间；所述第二NMOS管、电阻R1以及运算放大器OP的正极输入端连接的电压点为电压点A；所述电阻R2、运算放大器OP的负极输入端和三极管PMA连接的电压点为电压点B；所述运算放大器OP的输出端和三极管PMA之间的电压点...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣，李广生，刘燕娟，陶蕤，毛毅，
申请(专利权)人：成都明夷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：