基于DS1875 SFP控制器的APD非線(xiàn)性響應補償

激光模塊需對雪崩光電二極管(APD)的非線(xiàn)性響應進(jìn)行補償。本應用筆記以DS1875 SFP控制器為例，探討如何使用Maxim的光控制器完成非線(xiàn)性補償。

APD特性
光模塊采用基于雪崩光電二極管(APD)的光接收器支持高靈敏度設計。

從APD接收到的反饋呈非線(xiàn)性(平均接收功率)，這一非線(xiàn)性特性為優(yōu)化控制激光器模塊帶來(lái)一定困難，典型的APD非線(xiàn)性特性如圖1所示。

圖1. 典型的APD響應顯示了非線(xiàn)性特性

為了保證精準操作，需要對APD的非線(xiàn)性進(jìn)行補償。補償后可以為SFP控制器模塊提供線(xiàn)性反饋，提高系統穩定性。補償后的APD響應如圖2所示。

圖2. 該平均曲線(xiàn)顯示了所期望的典型響應，生產(chǎn)過(guò)程中對響應中微小變化的補償是不可行的。

使用RSSI修正非線(xiàn)性
Maxim的光控制器，如DS1875，能夠補償APD的非線(xiàn)性。

DS1875的一個(gè)輸入通道(MON3)有兩個(gè)工作區(細調和粗調)配置，每個(gè)區域都有其獨立的量程和偏置，用于校準接收到的功率信號的非線(xiàn)性。校準通過(guò)對APD二極管的非線(xiàn)性響應進(jìn)行分段線(xiàn)性近似，擬合完成。

除了提供兩個(gè)獨立的工作區，DS1875也可在細調區域對ADC轉換結果進(jìn)行右移操作。即使輸入信號不能完全覆蓋輸入范圍，通過(guò)右移操作也可提高轉換精度。

滯回的重要性
在給定的交叉點(diǎn)，DS1875根據輸入信號的幅度自動(dòng)地在兩個(gè)工作區之間切換。在交叉點(diǎn)提供滯回，當從粗調切換到細調時(shí)，切換點(diǎn)會(huì )發(fā)生變動(dòng)。這能保證器件不會(huì )在兩個(gè)工作區間來(lái)回觸發(fā)，造成不穩定。

交叉點(diǎn)會(huì )根據針對細調范圍的右移位設定的不同而改變，表1列出了不同的右移設置下交叉點(diǎn)的改變。需要注意的是，DEC欄到滯回(Hysteresis)欄對應的變化值。

表1. 右移時(shí)的交叉點(diǎn)設置

對細調和粗調工作區進(jìn)行配置，以保證每個(gè)工作區的實(shí)際響應為線(xiàn)性。寫(xiě)入工廠(chǎng)預設值，使響應為線(xiàn)性特性，同時(shí)將精調范圍的右移位設為3。

在MON3P接入兩個(gè)輸入(“a”dB和“b”dB)。使用內部工廠(chǎng)校準值，測量MON3轉換數值。兩個(gè)輸入已配置成粗調范圍使用“a”dB，細調范圍使用“b”dB。輸入可選擇任何兩個(gè)點(diǎn)，只要一個(gè)在細調區，另一個(gè)在粗調區。根據測試得到的誤差，測量需進(jìn)行再評估，直到得到最佳的分段線(xiàn)性擬合。

步驟2得到的數值與期望用來(lái)補償APD非線(xiàn)性響應的數值會(huì )有差別。所有細調和粗調區的量程和偏置也需要校準，這樣才能準確匹配期望值。