一种用于激光驱动器的自适应控制方法及控制电路技术

本发明专利技术公开了一种用于激光驱动器的自适应控制方法及控制电路，该方法是在前级差分放大器A

【技术实现步骤摘要】
一种用于激光驱动器的自适应控制方法及控制电路


[0001]本专利技术涉及一种激光驱动器，属于光通信集成电路设计


技术介绍

[0002]在光通信数据发送链路中，高速数据信号一般经过差分形式的激光驱动器驱动激光器发光。在激光驱动器中，数据信号经过前级差分电压放大器将输入电压信号放大到一定幅度后驱动最后一级差分跨导放大器，将电压信号转换成电流信号，即调制电流，流入外部激光器中，激励激光器发光，实现电
‑
光转换。调制电流来自最后一级差分跨导放大器的电流源。
[0003]激光驱动器输出的调制电流大小需要根据激光器特性进行设定，因此，激光驱动器需要适应不同的调制电流，其输出级一般为差分结构，前级输出的电压信号的幅度等于其电流源和负载电阻的乘积，要与后级调制电流大小相匹配，既要使后级工作在限幅状态，但幅度又不能太大，才能保证输出调制电流的过冲和脉宽失真等达到最小，进而保证激光器输出的光信号眼图质量。为了实现二者的匹配，目前的方法是将前级差分放大器的电流源设计成和后级的调制电流成一定的比例关系，使得前级输出的电压驱动信号的幅度和调制电流相关，调制电流变大，电压驱动信号幅度也变大，反之亦然，这种方法带来的相关性是线性的，即电压驱动信号的幅度随调制电流变化而线性变化，但输出级差分放大器的输出电流和所需要的电压驱动信号幅度之间是平方律关系，是非线性的。很显然，这种线性相关只能在一定程度上改善输出信号的眼图质量，但难以适应非线性匹配需求，导致激光驱动器在驱动不同调制电流的激光器时输出光信号眼图质量难以保证，一致性较差。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种通过优化电路设计，改善驱动电压和激光器调制电流的匹配性，提高输出光眼图质量的用于激光驱动器的自适应控制方法及控制电路。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于激光驱动器的自适应控制方法，该方法是在主通道中采用前级差分放大器A
V
和后级跨导放大器G
m1
对信号进行放大，后级跨导放大器G
m1
的电流源I
mod
受控于调制电流I
modset
；在前级差分放大器A
V
的电流源I
drv
与调制电流I
modset
之间设置有反馈控制环路，所述反馈控制环路中包含反馈跨导放大器G
m2
，所述反馈跨导放大器G
m2
与主通道中的后级跨导放大器G
m1
具有相同的电路结构和相似的限幅特性，所述反馈跨导放大器G
m2
的电流源I2的值k1I
modset
与调制电流I
modset
为比例关系，所述反馈跨导放大器G
m2
的输出电流I4通过放大后得到反馈电流I1，反馈电流I1的值为k2I
modset
，k2I
modset
<k1I
modset
，所述反馈电流I1转换为电压后一路输出给所述反馈跨导放大器G
m2
，使反馈跨导放大器G
m2
刚好工作在临界限幅状态，另一路输出控制所述电流源I
drv
，从而控制前级差分放大器A
V
的输出差分电压幅度，使后级跨导放大器G
m1
也同样刚好工作在自适应的临界限幅状态，实现激光驱动器的驱动电压幅度和
输出电流的非线性匹配，提高了驱动不同类型的激光器时的性能参数一致性，适宜规模化应用。
[0006]一种采用上述方法的用于激光驱动器的自适应控制电路，主通道包括前级差分放大器A
V
和后级跨导放大器G
m1
；所述前级差分放大器A
V
的输入端接数据信号V
data
,输出端接所述后级跨导放大器G
m1
的输入端，所述后级跨导放大器G
m1
的输出端为用于驱动激光器的驱动电流I
out
,所述前级差分放大器A
V
的电流源I
drv
与调制电流I
modset
之间设置有反馈控制环路，所述反馈控制环路包括转换器I
‑
V、反馈跨导放大器G
m2
和电流误差放大器A
I
；所述反馈跨导放大器G
m2
和电流误差放大器A
I
与所述调制电流I
modset
连接，所述反馈跨导放大器G
m2
输出的输出电流I4接所述电流误差放大器A
I
的电流输入端，所述电流误差放大器A
I
输出的反馈电流I1接所述转换器I
‑
V的输入端，所述转换器I
‑
V将电流误差放大器A
I
的输出电流即电流源I1经过转换后得到一高一低的差分直流电压分两路输出，一路为反馈电压输出端接所述反馈跨导放大器G
m2
的输入端，另一路为控制电压输出端接所述前级差分放大器A
V
。反馈控制环路稳定时，电流误差放大器A
I
的两路输入电流近似相等，反馈跨导放大器G
m2
的输出电流约等于反馈电流I1的值k2I
modset
，远小于反馈跨导放大器G
m2
的电流源I2的值k1I
modset
，即反馈跨导放大器G
m2
工作在临界限幅状态。前级差分放大器A
V
工作在限幅状态，也是实现从电流源I
drv
到差分输出电压幅度的I
‑
V转换，差异在于差分输出电平随着输入数据高速变化，转换器I
‑
V的电流电压转换原理与前级差分放大器A
V
中的电压放大器的电流电压转换原理一致，可以采用相同的差分电路结构，也可以采用单端电路结构。
[0007]进一步，本专利技术的自适应控制电路还包括晶体管MOS1、晶体管MOS2、晶体管MOS3、晶体管MOS4和晶体管MOS5；所述晶体管MOS2的D极接所述后级跨导放大器G
m1
的电流源I
mod
，G极与所述晶体管MOS1的G极共接后接所述晶体管MOS1的D极与调制电流I
modset
的接点，S极接地；所述晶体管MOS1的S极接地；所述晶体管MOS4的G极与所述晶体管MOS5的G极共接后接所述晶体管MOS1的D极与调制电流I
modset
的接点，所述晶体管MOS4的D极接所述电流误差放大器A
I
的电流源I3，S极接地；所述晶体管MOS5的D极接所述反馈跨导放大器G
m2
的电流源I2，S极接地；所述晶体管MOS3的D极接所述前级差分放大器A...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于激光驱动器的自适应控制方法，其特征在于该方法是在主通道中采用前级差分放大器A
V
和后级跨导放大器G
m1
对信号进行放大，后级跨导放大器G
m1
的电流源I
mod
受控于调制电流I
modset
；在前级差分放大器A
V
的电流源I
drv
与调制电流I
modset
之间设置有反馈控制环路，所述反馈控制环路中包含反馈跨导放大器G
m2
，所述反馈跨导放大器G
m2
与主通道中的后级跨导放大器G
m1
具有相同的电路结构，所述反馈跨导放大器G
m2
的电流源I2的值k1I
modset
与调制电流I
modset
为比例关系，所述反馈跨导放大器G
m2
的输出电流I4通过放大后得到反馈电流I1，反馈电流I1的值为k2I
modset
，k2I
modset
<k1I
modset
，所述反馈电流I1转换为电压后一路输出给所述反馈跨导放大器G
m2
，使反馈跨导放大器G
m2
工作在临界限幅状态，另一路输出控制所述电流源I
drv
，从而控制前级差分放大器A
V
的输出电压幅度，使后级跨导放大器G
m1
也同样工作在自适应的临界限幅状态。2.一种用于激光驱动器的自适应控制电路，主通道包括前级差分放大器A
V
和后级跨导放大器G
m1
；所述前级差分放大器A
V
的输入端接数据信号V
data
,输出端接所述后级跨导放大器G
m1
的输入端，所述后级跨导放大器G
m1
的输出端为用于驱动激光器的驱动电流I
out
, 其特征在于所述前级差分放大器A
V
的电流源I
drv
与调制电流I
modset
之间设置有反馈控制环路，所述反馈控制环路包括转换器I
‑
V、反馈跨导放大器G
m2
和电流误差放大器A
I
；所述反馈跨导放大器G
m2
和电流误差放大器A
I
与所述调制电流I
modset
连接，所述反馈跨导放大器G
m2
输出的输出电流I4接所述电流误差放大器A
I
的电流输入端，所述电流误差放大器A
I
输出的反馈电流I1接所述转换器I
‑
V的输入端，所述转换器I
‑
V的输出端分两路，一路为反馈电压输出端接所述反馈跨导放大器G
m2
的输入端，另一路为控制电压输出端接所述前级差分放大器A
V
。3.根据权利要求2所述的用于激光驱动器的自适应控制电路，其特征在于该自适应控制电路还包括晶体管MOS1、晶体管MOS2、晶体管MOS3、晶体管MOS4和晶体管MOS5；所述晶体管MOS2的D极接所述后级跨导放大器G
m1
的电流源I
mod
，G极与所述晶体管MOS1的G极共接后接所述晶体管MOS1的D极与调制电流I
modset
的接点，S极接地；所述晶体管MOS1的S极接地；所述晶体管MOS4的G极与所述晶体管MOS5的G极共接后接所述晶体管MOS1的D极与调制电流I
modset
的接点，所述晶体管MOS4的D极接所述电流误差放大器A
I
的电流源I3，S极接地；所述晶体管MOS5的D极接所述反馈跨导放大器G
m2
的电流源I2，S极接地；所述晶体管MOS3的D极接所述前级差分放大器A
V
的电流源I
drv
，G极接所述转换器I
‑
V的控制电压输出端，S极接地。4.根据权利要求3所述的用于激光驱动器的自适应控制电路，其特征在于所述反馈跨导放大器G
m2
包括晶体管MOS6、晶体管MOS7、晶体管MOS8、晶体管MOS9和晶体管MOS
10
；所述晶体管MOS
10
的S极接电源V
DD
，G极与D极连接后接所述晶体管MOS9的D极，所述晶体管MOS9的G极与所述晶体管MOS8的G极连接后接偏置电压V
B1
，S极接所述晶体管MOS7的D极，所述晶体管MOS7的G极接所述转换器I
‑
V；所述晶体管MOS8的D极接所述电流误差放大器A
I
，S极接所述晶体管MOS6的D极；所述晶体管MOS6的G极接所述转换器I
‑
V，所述晶体管MOS6的S极与所述晶体管MOS7的S极连接后接所述晶体管MOS5的D极。5.根据权利要求4所述的用于激光驱动器的自适应控制电路，其特征在于所述电流误差放大器A
I
包括晶体管MOS
11
、晶体管MOS
12
、晶体管MOS
13
、晶体管MOS
14
、晶体管MOS
15
、电容C和电流源I5；所述晶体管MOS
11
的S极与所述晶体管MOS
12
的S极连接后接所述电源V
DD
，所述晶体管MOS
11
的G极与所述晶体管MOS
12
的G极连接后接所述晶体管MOS
11
的D极与所述晶体管MOS8的D极的接点；所述晶体管MOS
12
的D极分两路，一路接所述晶体管MOS4的D极，另一路接所述
晶体管M...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，
申请(专利权)人：瑞韬电子科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：