《光纤通信与数字传输》课件——25光发送机的调制与控制电路.ppt
1、101、101、101、101、101、10光纤通信与数字传输第二十五讲:光发送机的调制与控制电路**/12五、光发射机中的调制与功率控制电路光发射机中的控制电路包括自动功率控制(APC)和自动温度控制(ATC)。他们又常与调制电路(或称驱动电路)组合在一起。常见的光发射机中的驱动与自动功率控制电路有:(1)共发射极LED驱动电路图7所示为由三极管组成的共发射极驱动电路,这种驱动电路主要用于以LED作为光源的数字光发射机。适用于10Mbit/s以下的低速率系统。图7共发射极驱动电路**/12五、调制电路及自动功率控制图8射极耦合LD驱动电路图(2)射极耦合跟随器LD驱动电路图8是射极耦合跟随器LD驱动电路,适合于LD系统使用。这种电路为恒流源,电流噪声小,缺点是动态范围小,功耗较大。图中V1和V2工作于开关状态,与电流源一起形成电流开关。V2的基极加上固定的参考电压VB,V1的基极加上输入调制信号Uin,当UinVB时,V1导通,电流通过R-V1-电流源回路,当UinVB时,V2导通,电流通过LD-V2-电流源回路。这两个三极管通过的电流大小相同,只是随Uin的逻辑电平变化而轮流分别通过,形成一个电流开关。当V2导通时,电流通过LD发出和输入电信号波形相似的光脉冲信号。由于V1、V2都工作在非饱和状态和非深截止状态,因此开关转换时间短,可实现高速调制。VB**/12五、调制电路及自动功率控制图9反馈稳定LD驱动电路(3)反馈稳定LD驱动电路图9是利用反馈电流使输出光功率稳定的LD驱动电路,其控制过程如下:**/12五、调制电路及自动功率控制(4)带自动功率控制的LD驱动电路更加完善的带自动功率控制(APC)的电路如图10所示图10APC电路原理**/12(4)带自动功率控制的LD驱动电路原理激光器输出光功率与温度变化和器件老化密切相关,保持激光器输出光功率稳定,可采用光反馈来自动调整偏置电流图10所示为激光器背向光反馈自动功率控制(APC)电路。从LD背向输出的光功率,经PD检测器检测,运算放大器A1放大后送到比较器A3的反相输入端。同时,输入信号参考电压和直流参考电压经A2比较放大后,送到A3的同相输入端。A3和V3组成直流恒流源调节LD的偏流Ib,使输出光功率稳定。调节直流参考电压,能改变偏流Ib的大小,其中信号参考电压是防止控制电路在无输入信号或长连“0”时,使偏流自动上升。该电路在10℃~50℃温度范围内功率不稳定度可小于5%。**/12六、温度特性及自动温度控制1.激光器的温度特性温度对激光器输出光功率的影响主要通过阈值电流Ith和外微分量子效率ηd产生,如图11(a)和(b)所示。当温度升高,阈值电流增加,外微分量子效率减小,输出光脉冲幅度下降。图11温度引起的光功率输出的变化**/12六、温度特性及自动温度控制1.激光器的温度特性温度对输出光脉冲的另一个影响是“结发热效应”。即使环境温度不变,由于调制电流的作用,引起激光器结区温度的变化,因而使输出光脉冲的形状发生变化,这种效应称为“结发热效应”。如图12所示“结发热效应”将引起调制失真。图12结发热效应**/12六、温度特性及自动温度控制2.光源的自动温度控制(ATC)(1)温度控制装置的组成温度控制装置由致冷器、热敏电阻和控制电路组成,图13示出了温度控制装置的方框图。制冷器的冷端和激光器的热层(贴在激光器上的一块金属散热器)相接触;热敏电阻作为传感器探测激光器结区温度传给控制电路,通过控制电路改变制冷量;微型制冷器大多采用半导体材料的帕尔贴效应制成的半导体制冷器。图13自动温度控制原理方框图帕尔贴效应:是当直流电流通过P型和N型半导体组成的电偶时,可以使一端吸热而使另一端放热的一种现象。**/12六、温度特性及自动温度控制(2)自动温度控制(ATC)原理图14示出ATC电路原理图。控制过程可以表示如下:图14ATC电路原理**/12六、温度特性及自动温度控制由R1、R2、R3和热敏电阻RT组成“换能”电桥,通过电桥把温度的变化转换为电量的变化。运算放大器A的差动输入端跨接在电桥的对端,用以改变三极管V的基极电流。在设定温度时(如20℃),调节R3使电桥平衡,A、B两点没有电位差,传输到运算放大器A的信号为零,流过制冷器TEC的电流也为零