光通信網(wǎng)絡(luò )中的光收發(fā)模塊和數字可變電阻及其應用

.盡管人類(lèi)看不見(jiàn)激光器的近紅外光，但是，進(jìn)入眼睛內的光柱還是會(huì )聚焦在視網(wǎng)模上,此種能夠引起永久性的傷害，再加上激光器功能,這二者均對人體安全均存在著(zhù)嚴重的潛在影響，為此要求激光功率輸出必須限制在幾百毫瓦以?xún)取?p>控制VCSEL和激光二極管中的激光電流不僅僅是安全問(wèn)題，還有性能上的考慮。同半導體的表現一致，VCSEL的最大輸出功率隨著(zhù)溫度的降低而線(xiàn)性地增加，輸出的波長(cháng)隨著(zhù)溫度的增加而增加?？偠灾?隨溫度變化而控制電流在保證性能方面是非常重要的。

對光收發(fā)模塊及其相關(guān)技術(shù)提出新的要求及實(shí)現

對光收發(fā)模塊及其相關(guān)技術(shù)提出新的要求

.由帶寬的巨大需求引導出光網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展;光網(wǎng)絡(luò )采用光收發(fā)模塊，將光信號轉換為電信號;

.收發(fā)模塊的制造商不斷降低幾何尺寸，提高信號吞吐率至數吉比特每秒;

.收發(fā)模塊采用光電二極管接收光信號,采用激光二極管或VCSEL發(fā)送光信號;

.隨著(zhù)數據速率持續增長(cháng)，光收發(fā)模塊的有源光電元件需要更為精密、更為可靠的功率控制，以阻止激光故障,延長(cháng)壽命期限并且工作應在期望的輸出參數內。

實(shí)現與達到上述的要求-數字控制可變電阻的應用

這最終將轉向Dallas Semiconductor的可變電阻。要控制流過(guò)激光二極管和VCSEL的電流，從而控制功率輸出的方法是通過(guò)控制電阻來(lái)實(shí)現的。之前,在相當有一段時(shí)間內，技術(shù)人員專(zhuān)職于手動(dòng)調節“校準電位器”,以試圖得到一個(gè)好的“眼圖”,但效果不佳。而這種控制和調校問(wèn)題的更好解決方法應該是采用一個(gè)電可編程的器件-新型數字控制的可變電阻和電位器，因為它能夠響應溫度的變化。為此,下面要著(zhù)重分析新型數字控制的可變電阻和電位器與應用。

新型數字控制的可變電阻開(kāi)發(fā)與應用勢在必行

雖然不是一個(gè)嚴格意義上的通信公司，但在一些相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，Dallas SemicGnductor公司仍可發(fā)揮其專(zhuān)長(cháng)：數字控制的可變電阻和電位器、EEPROM、溫度傳感器和超低功耗的CMOS工藝。順應了千兆位光技術(shù)的需求，Dallas公司已經(jīng)生產(chǎn)了一系列產(chǎn)品，并帶有一些新的特性。

DSl845是帶有EEPROM的雙電位器，它是半導體業(yè)內第一款內置存儲器的電位器，尤其適合應用了可插拔于兆位收發(fā)端模塊中，DSl845將兩個(gè)線(xiàn)性抽頭的電位器和256字節的EEPROM結合在一起，其中后者EEPROM是MSA標準所需的。而較高分辨率的256級電位器能夠用于控制調制電流，而100級的電位器用于控制偏置電流。用戶(hù)能夠配置兩個(gè)輸出,并存儲抽頭位置以及產(chǎn)品系列ID號在片內的非易失性EEPROM存儲器中，以作為工作過(guò)程中的參考信息。

對于那些要縮小為SFP封裝的模塊,可通過(guò)采用更高密度集成的元件(包括存儲器和兩個(gè)獨立可配置的電位器)來(lái)取代多個(gè)元件，從而減小空間。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，DSl845的2線(xiàn)接口能夠滿(mǎn)足收發(fā)器制造商的在線(xiàn)編程要求，并且兼容現有的2線(xiàn)EEPROM。

為了滿(mǎn)足更多的特殊要求，Dallas公司還開(kāi)發(fā)了DSl846，在一個(gè)縮小的TSSOP(簿型小外形封裝)內集成了3個(gè)線(xiàn)性遞變的電位器、非易失性存儲器和一個(gè)CPU監控電路，在一個(gè)如此小的芯片內,這種級別的集成節省了板面,減少了成本,縮短了供貨期,加快了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。對于DSl845，其非易失性存儲器器來(lái)配置和存儲特殊應用的校準數據，以及控制每個(gè)電位器的柚頭位置，另外，還備有用戶(hù)特殊數據的存儲空間。

DSl846的片內微監測器檢測電壓放變化，一旦檢測到超出電壓容差范圍，微監測器立即復位,并保持復位狀態(tài)，直至回到安全的工作條件為止。微監測器能夠設定為幾個(gè)電壓復位門(mén)限，還包括一個(gè)手動(dòng)復位。而第三個(gè)電位器可用于監視其它變量，或用來(lái)對另外兩個(gè)電阻之一進(jìn)行粗調。

具有集成溫度補償的數字可變電阻的DSl847和DSl848旨在用于日益膨脹的激光應用，它們能夠在整個(gè)溫度范圍內補償激光器的溫度特性,其內部結構組成見(jiàn)圖2所示。

DSl848包含額外的、128字節的通用(用戶(hù))EEPROM;除此之外兩者是相似的。它們在片內的查尋表(LUT)內存儲對應于溫度的阻抗特征值，集成的溫度傳感器在激光器工作期間不斷地測量和報告溫度值，DSl847或DSl848則將溫度讀數與LUT表內的值進(jìn)行比較，再按照設計者定義的阻抗特征調整阻抗。溫度傳感器輸出的溫度也存儲在EEPROM中(每l0ms更新一次)，也可以通過(guò)2線(xiàn)總線(xiàn)提供給用戶(hù)。也就是說(shuō),為了對一給定系統的溫度變化的溫度變化進(jìn)行補償，設計人員可以在整個(gè)溫度范圍內以2℃為間隔確定所期望的電阻值，井將數據存儲在芯片的EEPROM查詢(xún)表內。工作期間，器件會(huì )測量溫度。井據此讀取EEPROM查詢(xún)表，并自動(dòng)調節電阻。利用這種方案，DSl847/DS1848能夠在溫度變化叫自動(dòng)調節系統參數，使系統工作在最佳狀態(tài)。

還應該說(shuō)明的是，DSl847和DSl848是自動(dòng)工作的。當檢測到溫度發(fā)生變化時(shí),控制電路自動(dòng)地調整阻抗,以實(shí)現電流的補償,而無(wú)須用戶(hù)干預。圖2中A0、A1、A2地址線(xiàn)是地址選擇引腳允許在串行總線(xiàn)上連接最多8個(gè)器件。 14引腳的DSl847/DS1848封裝形式(TSSOP)見(jiàn)圖2右側。

所有的Dallas電路都采用低功耗CMOS技術(shù)，有助于保持在一個(gè)較低的功率預算。所有電路工作于整個(gè)工業(yè)級溫度范圍，以及3V和5.5V兩種電源。

結束語(yǔ)

由上分析,在寬帶需求愈來(lái)愈高的今天,光網(wǎng)絡(luò )通信是最好的途徑,而光網(wǎng)絡(luò )通信的實(shí)現必需要用光收發(fā)模塊,然而基于激光技術(shù)的光收發(fā)模塊的安全和性能保證是要由更深層次的數字控制的DSl84x系列可變電阻和電位器來(lái)調節校準參數作為支撐。當然這一切光網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)均屬于激光新技術(shù)中的明星。

從而也可看出,激光-新技術(shù)中的明星,其興旺發(fā)達在某種程度上需要依賴(lài)于新型數字控制的DSl84x系列可變電阻和電位器，“而不再需要古老的電阻”。

顯然，象通信網(wǎng)絡(luò )這樣的一個(gè)巨大、復雜、發(fā)展、強勁的市場(chǎng)，不同的對手應工作于不同的級別。