带调制补偿的激光驱动器MAX3863及其应用

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 摘要：MAX3863是MAXIM公司推出的一种带有调制补偿的激光驱动器，适用于传输速率为2.7Gbps的光纤网络中，可用作WDM和SONET/SDH传输系统中的光发射机。该产品上为传输速率高、功耗低和输出功率恒定等特点。文中介绍了MAX3863的引脚定义、内部结构和工作原理以及应用设计过程，给出了典型应用电路。

    关键词：MAX3863 APC 调制补偿 激光 驱动器

1 概述

MAX3863是美国MAXIM公司生产的带有调制补偿的激光驱动器，适用于在传输速率为2.7Gbps的光纤网络中，可用作WDM和SONET/SDH传输系统中的光发射机。该产品的输出光平均功率和消光比不随温度变化，而且在激光管的使用寿命期间能始终保持消光比恒定。MAX3863的主要特性如下：

*采用3.3V的单电源工作；

*仅需58mA的供给电流；

*具有高达2.7Gbps的传输速率；

*内含带调制补偿的自动功率控制（APC）电路；

*偏置电流带有设置（可达100mA）端和电流调制（可达80mA）端；

*仅有低至50ps的上升沿时间/下降沿时间；

*具有电路工作失效警告和ESD保护功能。

图1 MAX3863内部原理框图

2 内部结构及引脚功能

2.1 内部结构

MAX3863的内部结构如图1所示，它主要由高速调制电路、电流监视电路和带调制补偿的APC电路组成。其中高速调制电路包括输入级电路和输出级电路，主要功能是对输入信号进行调制，并为外部激光管提供所需的激励电流信号；电流监视电路主要是为用户提供驱动器的工作失效信息；APC电路能自动调整激光管的偏置电流和调制电流，以维持光输出平均功率稳定和激光管的消光比恒定。

当MAX3863正常工作时，数据从DATA-端和DATA+端输入并经数据转换器重新定时同步后，控制高速差分调制器输出以实现调制，调制后的信号将从MOD端和MODN端输出，云驱动外接激光管；当电路发生故障或其它意外情况发生时，输出关闭，同时FAIL端输出低电平以示警告；当输出功率变化或激光管的消光比发生变化时，APC电路使监控反馈电流信号从MD端输入，并经比较器比较放大后控制外接激光器的偏置电流和内部差分调制器的调制电流，从而达到自动稳定输出功率和消光比之目的。

2.2 引脚功能

MAX3863的引脚排列图如图2所示，现将各引脚的功能描述如下：

Vcc(1,4,5,8,14,19,22,27)：电源供给端；

DATA-(2)、DATA+（3）：分别为数据反、正向输入端；

CLK+（6），CLK-(7)：分别为用于数据重定时的时钟正向、反向输入端；

APCSET(9)：监控二极管反馈电流参考设置端；

APCFILT1(10),APCFILT2(11)：外接APC环路滤波电容端。净APCFILT1短路接地时可使通过监控二极管的调整电路失效。在设计时，APCFILT1和APCFILT2通过电容相连（电容典型值为0.01μF）可延长监控反馈电流的作用时间；

PWC+(12),PWC-(13)：输入调制脉冲信号宽度调整端，应用时可通过调整电阻（RPWC）接地；

MK+（15），MK-(16)：监视输入脉冲信号强度正向、反向输出端；

FALL(17):驱动器电路失效警告端，当驱动器电路失效时，该脚输出低电平；

BIAS(18)：偏置电流输出入端，一般通过电感线圈与激光管连接；

MOD(20)，MODE(21)：调制信号输出端；javascript:window.open(this.src);" style="cursor:pointer;"/>

MD(23)：监控光二极管反馈输入端；

MDMON(24):监控反馈电流监视输出端；

MODMON(25):调制电流监视输出端；

BIASMON(26)：偏置电流监控输出端；

MODCOMP(28)：偏置电流与调制电流的耦合量设置端；

MODSET(29)：固定调制电流设置端；

BIASMAX(30)：激光管偏置电流设置端，可通过外接电阻来设置激光管偏置电流的最大值；

EN(31)：输出控制端，低电平有效；

RTEN(32)：数据重定时控制端，低电平有效。

3 应用设计

MAX3863是MAXIM公司的第二代激光驱动器产品，由于集成度高，因此应用时需要用户设计的电路比较少。但由于MAX3863传输速率高达2.7Gbps，电路布局对性能影响很大，因此设计时也具有一定的难度。设计工作主要是选择激光管和设计各种相关电流。MAX3863在应用时，外接激光管一般应采用交流耦合方式，图3所示是MAX3863的交流耦合典型应用电路，图中，激光管与MAX3863采用交流耦合方式；MAX3892是串行数据生成器，主要作用是将多路数据合并，并使之串行化，图中未标注的外围元器件参数可由用户在实际应用中确定。下面介绍MAX3863作为光发射机的应用设计过程。

3.1 激光管的选择

在利用MAX3863设计发射机时，第一步工作是根据实际需求选择合适的激光管。一般情况下，用户首先应根据所需光输出平均功率来确定所需激光管的输出平均功率和消光化，而且在满足输出功率的前提下尽量使消光比大一些；输出功率和消光比确定后，可根据表1中功率与调制电流的关系来确定激光管的其它参数，然后再根据这些参数来选择满足条件的激光管；此外，在选择激光管时，激光管的偏置电流不应超过MAX3863的偏置电流设定范围。

表1 光功率关系表

参  数	表示符号	关系式
平均光功率	PAVG	PAVG=(P0+P1)/2
消光比	re	re=P1/P0
最大光功率	P1	P1=2PAVGre/(re+1)
最小光功率	P0	P0=2PAVG/(re+1)
光幅度	Pp-p	Pp-p=P1-P0
激光管斜率	η	η=Pp-p/IMOD

3.2 相关电流的设计

MAX3863的相关电流可由外接元器件来确定，因此，相关电流设计的实质是确定

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