一种低电压自适应光通信激光驱动器电路制造技术

本发明专利技术是一种低电压自适应光通信激光驱动器电路，包括：依次连接的差分调制电流放大器Ａ１、差分电压跟随器Ａ２、差分调制电流驱动器Ａ３，其中，差分调制电流放大器Ａ１用于放大输入调制电流信号Ｄｉｎ，并与后级的阻抗及电平相匹配；差分电压跟随器Ａ２用于放大差分调制电流放大器Ａ１处理后的输入调制电流信号，并与后级的阻抗及电平相匹配；差分调制电流驱动器Ａ３用于输出调制电流信号Ｄｏｕｔ，调制电流信号Ｄｏｕｔ用于驱动激光二级管；调制电流控制电路Ｍ１用于调整差分调制电流放大器Ａ１的调制电流。本发明专利技术所述激光驱动器电路，能够在很低的电源电压供电条件下工作；提高了驱动电路的工作速率；可自主调节推动级的驱动电流的大小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及激光通信领域的激光器调制电流输出驱动电路，具体说是一种低电压 自适应光通信激光驱动器电路。
技术介绍
激光驱动器作为光通信系统不可缺少的组成部分，广泛地应用于同步数字复接、 高速以太网、光纤到户等各个方面，并成为众多国内外众多学者的研究领域。光通信系统对激光驱动器有多项要求，主要包括输入信号幅度、输出上升/下降 时间、激光功率控制、偏置电流和调制电流控制、温度补偿、失效监控等多个方面。现有的用于光通信的激光驱动器典型调制电流驱动电路如图1所示。晶体管Q5 和Q6构成第一级限幅差分放大器。这样，只要输入信号的幅度在设计的范围之内，在电阻 R4和R5上将得到固定幅度的调制信号。由晶体管Q3和Q4构成的射级跟随器起到直流电 平位移的作用，以匹配下一级电路的共模输入电平的要求。晶体管Q7和Q8构成的第二级 限幅差分放大器主要用于信号整形，同时驱动由晶体管Q9和QlO构成的射级跟随器。晶体 管Ql和Q2构成差分功率输出级，驱动激光器(Laser)。晶体管M1-M7为各级放大电路提供 偏置，其中，改变Ml的栅级电压可以控制激光器调制电流的大小。然而图1所示的典型电路在高速和低电压供电的场合会有不够适用的地方。一方 面，由晶体管Q3和Q4构成的射级跟随器在高频率的场合会呈现出电感的特性，很大程度上 降低了其高频传输特性。另一方面，晶体管Ml和Ql及Q2串联后再驱动激光二极管，使得 电源供电电压不能太低，至少得保证两个晶体管加上激光二极管，这三个器件串联后的供 电工作区间。故当出现低电源供电电压应用时，激光驱动器无法正常工作。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种低电压自适应光通信激 光驱动器电路，以解决低电源供电电压应用时，激光驱动器无法正常工作的问题。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是一种低电压自适应光通信激光驱动器电路，其特征在于包括依次连接的差分调制电流放大器Al、差分电压跟随器A2、差分调制电流驱动器 A3，其中，差分调制电流放大器Al用于放大输入调制电流信号Din，并与差分电压跟随器A2 的阻抗及电平相匹配； 差分电压跟随器A2用于放大差分调制电流放大器Al处理后的输入调制电流信 号，并与差分调制电流驱动器A3的阻抗及电平相匹配；差分调制电流驱动器A3用于输出调制电流信号Dout，调制电流信号Dout用于驱动激光二级管；调制电流控制电路Ml用于控制差分调制电流放大器Al的调制电流。在上述技术方案的基础上，所述差分调制电流放大器Al包括晶体管Ql，Q2，Q7， Q8，Ql 1，电阻R1-R5 ；所述差分电压跟随器A2包括晶体管Q3，Q4，Q9，QlO ；所述差分调制电 流驱动器A3包括晶体管Q5，Q6 ；调制电流控制电路Ml为一个晶体管。在上述技术方案的基础上，调制信号输入端Din与相等的差分对管Ql和Q2的基 极相连；Ql和Q2的发射级与晶体管Q8的集电极相连；Ql和Q2的集电极分别与相等的电阻 R4和R5的一端以及相等的晶体管Q4和Q3的基极相连；电阻R4和R5的另一端分别与相等的电阻R2和R3相连；电阻R2和R3的另一端 与电阻Rl的一端以及晶体管Ml的漏级相连；晶体管Ml的源级接电源VDD，栅极接调制电流控制信号输入Ctrl ；晶体管Q7-Q10的基极都连在一起，并与Q7的集电极以及Qll的发射极相连；晶体管Qll的集电极和基极均与电阻Rl的另一端相连；相等的晶体管Q9和QlO的集电极分别与晶体管Q3和Q4的发射极以及相等的晶 体管Q5和Q6的基极相连； 晶体管Q3和Q4的集电极接电源VDD ；晶体管Q5和Q6的集电极作为调制电流的差分输出信号，分别与电阻R6、激光二极 管Dl的负极相连；电阻R6的另一端与电源VDD和激光二极管Dl的正极连接；晶体管Q5-Q10的发射极接地VSS。在上述技术方案的基础上，设晶体管Q7和Q8的发射级面积分别为S7和S8，则电 阻R1-R3及晶体管Q7和Q8的发射级面积S7和S8的取值满足以下比例关系R1/S7 = S8/R2,电阻R4及R5的取值范围在电阻R2的1/2到1/10之间。本专利技术所述的低电压自适应光通信激光驱动器电路，具有以下优点1、能够在很低的电源电压供电条件下工作，工作电压只需要满足单个驱动晶体管 和激光二极管串联后的电压工作区间。2、能够回避典型调制电流驱动电路的电感特性的影响，提高驱动电路的工作速率。3、能够根据要求输出电流的不同，自主调节推动级的驱动电流的大小，以起到降 低总体功耗的效果。附图说明本专利技术有如下附图图1用于光通信的激光驱动器典型调制电流驱动电路；图2本专利技术的系统框图；图3本专利技术的具体实现方式；图4本专利技术的电路仿真结果。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术提供了 一种低电压自适应光通信激光驱动器调制电流输出电路，可用于在低供电电压工作条件下的高速调制电流输出，以驱动光通信激光器/激光二极管。图2是 本专利技术的系统框图，它包含一个差分调制电流放大器Al，用于放大输入调制电流信号Din，并与后级(差分电 压跟随器A2)的阻抗及电平相匹配；一个差分电压跟随器A2，作为差分调制电流放大器Al的后级，用于放大差分调制 电流放大器Al处理后的输入调制电流信号，并与后级(差分调制电流驱动器Α； )的阻抗及 电平相匹配；一个差分调制电流驱动器A3，作为差分电压跟随器A2的后级，用于输出调制电流 信号Dout，调制电流信号Dout用于驱动激光二级管； 一个调制电流控制电路Ml，调制电流控制电路Ml用于控制差分调制电流放大器 Al的调制电流的大小；差分调制电流放大器Al、差分电压跟随器A2、差分调制电流驱动器A3依次连接。图3是本专利技术的一个具体实施电路图。其中，晶体管Ql，Q2，Q7，Q8，Ql 1，电阻R1-R5 组成差分调制电流放大器Al ；晶体管Q3，Q4，Q9，Q10组成差分电压跟随器A2 ；晶体管Q5和 Q6组成差分调制电流驱动器A3 ；调制电流控制电路Ml为一个晶体管。所有的晶体管及电 阻采用集成器件，其具体连接关系是调制信号输入端Din与相等的差分对管Ql和Q2的基极相连；Ql和Q2的发射级 与晶体管Q8的集电极相连；Ql和Q2的集电极分别与相等的电阻R4和R5的一端以及相等 的晶体管Q4和Q3的基极相连；电阻R4和R5的另一端分别与相等的电阻R2和R3相连；电阻R2和R3的另一端 与电阻Rl的一端以及晶体管Ml的漏级相连；晶体管Ml的源级接电源VDD，栅极接调制电流控制信号输入Ctrl ；Q7-Q10的基极都连在一起，并与Q7的集电极以及Qll的发射极相连；晶体管Qll的集电极和基极均与电阻Rl的另一端相连；相等的晶体管Q9和QlO的集电极分别与晶体管Q3和Q4的发射极以及相等的晶 体管Q5和Q6的基极相连；晶体管Q3和Q4的集电极接电源VDD ；晶体管Q5和Q6的集电极作为调制电流的差分输出信号，分别与电阻R6、激光二极 管Dl的负极相连；电阻R6的另一端与电源VDD和激光二极管Dl的正极连接；晶体管Q5-Q10的发射极接地VSS。上述晶体管Ql-Qll采用的型号可以是LN232，电阻R1-R5采用的型号可以是 rnp3t-b,晶体管Ml采用的型号可以是pfets。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压自适应光通信激光驱动器电路，其特征在于包括：依次连接的差分调制电流放大器Ａ１、差分电压跟随器Ａ２、差分调制电流驱动器Ａ３，其中，差分调制电流放大器Ａ１用于放大输入调制电流信号Ｄｉｎ，并与差分电压跟随器Ａ２的阻抗及电平相匹配；差分电压跟随器Ａ２用于放大差分调制电流放大器Ａ１处理后的输入调制电流信号，并与差分调制电流驱动器Ａ３的阻抗及电平相匹配；差分调制电流驱动器Ａ３用于输出调制电流信号Ｄｏｕｔ，调制电流信号Ｄｏｕｔ用于驱动激光二级管；调制电流控制电路Ｍ１用于控制差分调制电流放大器Ａ１的调制电流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋湘，周华，
申请(专利权)人：烽火通信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]