專利名稱：一種用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式apc模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光驅(qū)動器的電路，尤其是一種用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊
背景技術(shù)：
隨著多址光網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，時(shí)分復(fù)用(TDMA)技術(shù)被引入到光纖多點(diǎn)對單點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中。這種技術(shù)下，每個(gè)發(fā)送器僅僅在各自允許的時(shí)間段內(nèi)激活并發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)包的形式來傳送，這種傳送技術(shù)被稱為突發(fā)模式。作為多點(diǎn)的光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU) 到單點(diǎn)的光線路終端(OLT)上傳數(shù)據(jù)流的一種通信方法，TDMA被應(yīng)用到無源光網(wǎng)絡(luò)(PON) 中。在TDMA系統(tǒng)中，對于激光驅(qū)動電路有以下特殊要求(1)閑置狀態(tài)，ONU端發(fā)送數(shù)據(jù)的激光驅(qū)動器在非激活狀態(tài)時(shí)要關(guān)斷，截?cái)嗤ㄟ^激光器發(fā)送的光信號。否則，非激活的多個(gè)ONU 都有一定程度的殘留光信號，會在OLT端累加，對正常的數(shù)據(jù)信號產(chǎn)生災(zāi)難性的破壞。(2) 對于每個(gè)0NU，在每個(gè)突發(fā)傳送的周期內(nèi)，都需要自動功率控制(APC)模塊能夠快速建立/ 恢復(fù)激光器的偏置電流。否則，在有限的突發(fā)周期內(nèi)不能完成數(shù)據(jù)的有效傳遞。而目前典型的APC模塊(如圖1所示)在突發(fā)傳送的周期內(nèi)，需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行偏置的建立， 降低數(shù)據(jù)傳輸效率。
發(fā)明內(nèi)容為克服以上缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種能夠減少突發(fā)傳送周期內(nèi)的偏置電流建立時(shí)間的用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊。為了達(dá)到以上發(fā)明目的，本實(shí)用新型提供一種用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊，包括基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路，電流放大及比較電路，受控偏置電流源，調(diào)制電流源， 開關(guān)電流模塊，其中，所述電流放大及比較電路包括電流放大電路，比較器，數(shù)字濾波器，邏輯控制單元，偏置電流查表寄存器，鎖存器，以及電阻(R1)，電容(Cl)，第一開關(guān)(Si)，第二開關(guān) (S2)，第三開關(guān)(S3)；所述電流放大電路的輸出端連接第三開關(guān)(S； )的一端，第三開關(guān)(S； )另一端連接第二開關(guān)(S2)的一端、電阻(Rl)的一端、電容(Cl)的一端以及所述比較器的負(fù)輸入端， 第二開關(guān)(S2)的另一端連接基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路的Iref端，電阻(Rl)的另一端連接第一開關(guān) (Si)的一端，第一開關(guān)(Si)的另一端連接基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路的Vref端以及比較器的正輸入端，電容(Cl)的另一端接地；所述比較器的輸出端和所述數(shù)字濾波器的輸入端連接，邏輯控制單元的一個(gè)輸入端連接數(shù)字濾波器的輸出端，另一個(gè)輸入端與外部時(shí)鐘信號相連，邏輯控制單元的一個(gè)輸出端連接所述偏置電流查表寄存器的一端，另一個(gè)輸出端連接外部數(shù)據(jù)調(diào)制模塊，偏置電流查表寄存器的另一端連接所述鎖存器的輸入端，鎖存器的輸出端連接外部直流偏置模塊。[0008]采用了本實(shí)用新型公開的數(shù)字控制式APC模塊的激光驅(qū)動器在得到APC使能信號后，先完成一個(gè)快速啟動過程——即通過三個(gè)階段，快速將激光器的偏置電流快速拉高到所需電流值，并通過鎖存器保持該偏置電流的控制信號；數(shù)據(jù)發(fā)送周期在鎖存的控制信號的基礎(chǔ)上快速恢復(fù)激光器偏置電流；并能夠在每個(gè)突發(fā)傳送周期內(nèi)，通過比較器監(jiān)控，以數(shù)字濾波方式完成對激光器偏置電流的控制。這種快速啟動過程以及對應(yīng)的狀態(tài)保持機(jī)制， 使得本實(shí)用新型的APC模塊滿足背景技術(shù)中描述的激光器驅(qū)動電路的兩項(xiàng)要求，減少突發(fā)傳送周期內(nèi)的偏置電流建立時(shí)間，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。

圖1是目前典型的突發(fā)模式激光驅(qū)動器APC模塊示意圖圖2是本實(shí)用新型公開的一種用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊。圖3是采用了本實(shí)用新型公開的APC模塊的激光驅(qū)動器開啟時(shí)序圖
具體實(shí)施方式
為了能更好地對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明如圖2所示，本實(shí)用新型公開的用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊示意圖，包括基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路，電流放大及比較電路，受控偏置電流源，調(diào)制電流源，開關(guān)電流模塊，其中電流放大及比較電路包括電流放大電路，比較器，數(shù)字濾波器，邏輯控制單元， 偏置電流查表寄存器，鎖存器，以及電阻(Rl)，電容(Cl)，第一開關(guān)(Si)，第二開關(guān)(S2)，第三開關(guān)(S3)。這里的數(shù)字濾波器，邏輯控制單元，偏置電流查表寄存器，鎖存器，Rl，Cl是本實(shí)用新型的核心模塊，也是區(qū)別于典型模塊的重要改進(jìn)。由于大部分是數(shù)字模塊，故將此稱之為數(shù)字控制式APC模塊。數(shù)字濾波器，接收比較器的輸出(邏輯‘H’ / ‘L’電平)。在一定的時(shí)間窗口內(nèi)， 對比較器的輸出按照一定的采樣周期進(jìn)行采樣，比較‘H’，‘L’的個(gè)數(shù)差，把比較結(jié)果傳送給邏輯控制單元。邏輯控制單元，相當(dāng)于一個(gè)小cpu，控制著整個(gè)APC的工作。具體就是協(xié)調(diào)控制APC 在禁用，使能開始，以及突發(fā)數(shù)據(jù)傳送和非突發(fā)周期的激光器截止的工作。在快速啟動過程中，按照既定算法，將偏置電流快速拉高到期望值。在突發(fā)傳送周期內(nèi)，接收數(shù)字濾波器的輸出，按照一定的算法，將‘H’，‘L’的個(gè)數(shù)差轉(zhuǎn)換成一定的偏置電流控制信號(借助于偏置電流寄存器的配合)，從而控制偏置電流達(dá)到期望值。這樣能保證在時(shí)間窗口范圍內(nèi)，偏置電流是恒定的，干凈的。如果相對于期望值存在較大差異，會在下一個(gè)時(shí)間窗口開始時(shí)修正。偏置電流查表寄存器，顧名思義，就是一個(gè)寄存器，內(nèi)部存放著眾多的偏置電流的控制信號，以配合邏輯控制單元進(jìn)行偏置電流控制。鎖存器，接收來自偏置電流查表寄存器的輸出，鎖存并傳送給受控的偏置電流源， 完成偏置電流的控制任務(wù)。電阻R1，是將基準(zhǔn)電流源Iref與電流放大器輸出電流的差值，在電阻Rl上面轉(zhuǎn)換為相對于基準(zhǔn)電壓源Vref的電壓差，作為比較器輸入端。電容Cl，在非突發(fā)傳送周期內(nèi)，上極板懸空，將保持上一周期的電壓。以利于下一周期快速恢復(fù)。下面，將按照圖3所示的時(shí)序，具體介紹本實(shí)用新型在激光驅(qū)動器中的控制作用一 .玩為‘H’，APC不工作，偏置電流源Ibias和調(diào)制電流源Imod都處于禁用狀態(tài)——沒有輸出電流。則激光器也無輸出。并將鎖存器清空。二 .玩由‘H，變‘L，，APC進(jìn)入快速啟動過程階段1. Data通路被邏輯控制單元的信號截?cái)啵娏鏖_關(guān)模塊的輸入短接，并接到偏置電壓點(diǎn)上，電流開關(guān)調(diào)制電流的兩個(gè)輸出達(dá)到平衡，會有Imod/2的電流流入激光器。階段2.邏輯控制單元控制偏置電流查表寄存器輸出一偏置電流控制信號，對應(yīng)到偏置電流輸出大小為A。接下來，在A的基礎(chǔ)上，以頻率Fclk，偏置電流按照B步長開始累加，直到比較器探測監(jiān)視用的光電二級管的電流超過期望的基準(zhǔn)電流Iref。由于從偏置電流的建立到耦合到光電二極管上的電流建立存在一定的延時(shí)，所以偏置電流相對于期望值會有一定的過沖。需要下一階段繼續(xù)調(diào)整。階段3.數(shù)字濾波器的時(shí)間窗口設(shè)定為ηX 1/Fclk (圖中的D)，在階段2的基礎(chǔ)上， 先下降C，之后通過反饋回路配合邏輯控制單元進(jìn)行數(shù)字式逼近期望平均功率，最多八步， 將偏置電流快速而準(zhǔn)確地設(shè)定到期望值上。放大的時(shí)間窗口可以將反饋的延時(shí)進(jìn)行一定程度的抵消。完成之后，Data通路導(dǎo)通，偏置電流的控制也交由更低頻率的APC環(huán)路來控制(數(shù)字濾波器的時(shí)間窗口設(shè)定為NXl/Fclk，N > η)。Note 階段1和2其實(shí)同時(shí)發(fā)生，沒有時(shí)間上的先后次序。但為了闡述方便，這里將其分成兩個(gè)階段。三.石為‘L’的非快速啟動過程，如果BEN為‘H’，激光驅(qū)動器應(yīng)該處于突發(fā)傳送周期——Data傳輸階段，偏置電流源Ibias和電流開關(guān)輸出電流(Data調(diào)制電流)接到激光驅(qū)動器。由于鎖存器上保留了上一周期(有可能是快速啟動，也可能是突發(fā)傳送周期)的偏置電流控制信號BiaS_Ctrl，所以可以在突發(fā)周期剛一開始，就可以快速恢復(fù)到上一周期的偏置電流。同時(shí)由于Cl的保持電位作用，在突發(fā)周期剛一開始，可以讓比較器輸出平衡， 不會因?yàn)殡娏魈綔y回路的延時(shí)造成偏置電流過沖(overshot)。偏置電流建立之后，就開始傳送有效數(shù)據(jù)，即調(diào)制電流在Data輸入的控制下傳遞到激光驅(qū)動器上，從而完成數(shù)據(jù)的傳送。四.西為‘L’的非快速啟動過程，如果BEN為‘L’，則不在突發(fā)模式周期內(nèi)，激光驅(qū)動器禁用，通過將偏置電流源Ibias和電流開關(guān)輸出電流(Data調(diào)制電流)到激光驅(qū)動器的連接斷開實(shí)現(xiàn)。同時(shí)保持基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電流輸出(Iref)，電流放大器的輸出， 以及電阻R1，都與比較器的負(fù)輸入端斷開，從而讓Cl保持住上一周期的此點(diǎn)電位。并且讓鎖存器鎖住上一周期的偏置電流控制信號(Bias_Ctrl)。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1. 一種用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊，包括基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路，電流放大及比較電路，受控偏置電流源，調(diào)制電流源，開關(guān)電流模塊，其特征在于所述電流放大及比較電路包括電流放大電路，比較器，數(shù)字濾波器，邏輯控制單元，偏置電流查表寄存器，鎖存器，以及電阻R1，電容Cl，第一開關(guān)Si，第二開關(guān)S2，第三開關(guān)S3 ； 所述電流放大電路的輸出端連接第三開關(guān)S3的一端，第三開關(guān)S3另一端連接第二開關(guān)S2的一端、電阻Rl的一端、電容Cl的一端以及所述比較器的負(fù)輸入端，第二開關(guān)S2的另一端連接基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路的Iref端，電阻Rl的另一端連接第一開關(guān)Sl的一端，第一開關(guān)Sl的另一端連接基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路的Vref端以及比較器的正輸入端，電容Cl的另一端接地；所述比較器的輸出端和所述數(shù)字濾波器的輸入端連接，邏輯控制單元的一個(gè)輸入端連接數(shù)字濾波器的輸出端，另一個(gè)輸入端與外部時(shí)鐘信號相連，邏輯控制單元的一個(gè)輸出端連接所述偏置電流查表寄存器的一端，另一個(gè)輸出端連接外部數(shù)據(jù)調(diào)制模塊，偏置電流查表寄存器的另一端連接所述鎖存器的輸入端，鎖存器的輸出端連接外部直流偏置模塊。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于突發(fā)模式激光驅(qū)動器的數(shù)字控制式APC模塊，包括基準(zhǔn)源產(chǎn)生電路，電流放大及比較電路，受控偏置電流源，調(diào)制電流源，開關(guān)電流模塊。電流放大及比較電路包括電流放大電路，比較器，數(shù)字濾波器，邏輯控制單元，偏置電流查表寄存器，鎖存器，以及電阻(R1)，電容(C1)，第一開關(guān)(S1)，第二開關(guān)(S2)，第三開關(guān)(S3)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案建立了快速啟動過程以及對應(yīng)的狀態(tài)保持機(jī)制，能夠減少突發(fā)傳送周期內(nèi)的偏置電流建立時(shí)間，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
文檔編號G05F1/46GK202177841SQ20112031046
公開日2012年3月28日 申請日期2011年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月24日
發(fā)明者周壽華, 李冰, 王瑋 申請人:上海硅通半導(dǎo)體技術(shù)有限公司