PDF《应用笔记：》

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5 0.020 0.023 0.025 0.028 0.030 0.033 0.035 0.038 0.040 0.043 0.045 0.048 0.050 0.053 0.055

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800 Time (ps) 1pF 2pF 3pF 图4. 单端驱动的阶跃响应仿真 单端驱动的另一个缺点是在VCC上会产生较大的 瞬变电流.必须很好的设计收发器布板和电源去 耦电路,否则,接收器将受到电源噪声的影响, 最终影响光接收灵敏度.

4 差分驱动充、放电 图5所示为激光二极管差分驱动电路.激光器导 通时,输出晶体管T1 吸收电流,对T1 集电极的 寄生电容CP1充电,通过阻尼电阻RD和交流去耦 电容调制激光器.由于铁氧体磁珠保持电流固定 不变,因此iCP1 = iCP2.在激光器关闭时,驱动电 流切换至互补侧,在类似环路中更换充放电过 程. 差分驱动中要得到与单端驱动相同的激光调制电 流,激光二极管和阻尼电阻的电压摆幅应保持不 变.这意味着,单端驱动节点A (?VA)的电压摆 幅应等于差分驱动的(VA-VB).因此,差分驱动 电容C 应用笔记 HFAN-02.5.0 (Rev. 5;

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5 B P1和CP2的电压摆幅只有单端驱动的一半, 所以差分驱动支持更快的信号传输.激光器导通 和关闭的时间常数τDF大约为: ( ) P L D P P P L D DF C R R C C C R R ? + = + ? + ≈ ) (

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2 2 τ 图5. 差分驱动电路的充电(上图)和放电(下图)环路 (点线表示电容充电或放电时的瞬变电流,假设通 过铁氧体磁珠的电流保持不变) 差分驱动的时间常数τDF大约是单端驱动时间常数 τSE的一半,表明能够提供更快的发送器边沿速 率.图6和表

2 是阶跃响应的仿真结果,对于 2pF的输出电容,20%-80%和10%-90%的下降沿 速率分别加快了 20ps和43ps. 表2. 差分驱动的边沿速度(单位为 ps)和输出电 容CP (CP1 &

CP2) 1pF 2pF 3pF tr/tf (20%-80%) 34/34 39/39 45/45 tr/tf (10%-90%) 51/50 58/57 71/69 应用笔记 HFAN-02.5.0 (Rev. 5;

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5 0.0075 0.01 0.0125 0.015 0.0175 0.02 0.0225 0.025 0.0275 0.03 0.0325 0.035 0.0375 0.04 0.0425

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800 Time (ps) 1p 2p 3p 图6. 差分驱动的阶跃响应仿真 由于本身具有对称性,差分驱动能够承受较高的 容性负载.与单端驱动相比,输出电容导致的边 沿劣化较低.它还提供一致的上升、下降时间, 有助于改善发送器的光输出眼图.另一方面,激 光器充、放电环路具有相同的外部电路,能够承 受电路板布局的偏差和失配,对VCC不会产生其 它噪声.差分驱动的不足是驱动电路和激光二极 管之间采用了交流耦合,在某些应用中可能会产 生低频截止问题.

5 结论 本应用笔记说明采用差分激光驱动器可以改善光 发送器的边沿速率.差分驱动的一个主要优点是 能够承受更大的输出节点电容.但是,这并不表 明可以忽略输出电容,良好的高频电路布板以及 其它降低输出电容的措施仍然非常重要.同样, 在实际应用中,还必须考虑其它因素(本应用笔 记中没有讨论),包括:(a) 激光器等效电容(将在 电路中引入另一极点);

(b) 激光器光电转换过程 会降低边沿速率,导致上升沿和下降沿出现不对 称.由于存在这些因素,高速工作需要相对较快 的激光二极管,以及尽可能小的激光器封装电 感. 参考文献 [1] 应用笔记: MAX3735A:激光驱动器输出配 置,第3部分:差分驱动 Maxim Integrated Products,