主题中讨论的其他器件： OPA328、OPA3S328 、 OPA2392
激光二极管驱动器和 Machezhnders 在光纤网络中起着非常重要的作用、使光信号的传输速度达到目前的标准。 随着精密放大器的发展、激光二极管驱动器(红色部分概述)和 MachZehnders (绿色部分概述)可以执行更高级别的操作、从而实现更快、更可靠的通信网络。 在这篇文章中、我们介绍了专为 光学模块设计的关键放大器。
图1： 光学模块参考设计
为激光二极管驱动器选择正确的放大器
激光二极管引发通过光信号发送数据的过程。 它们发射相干的单色光、这对于远距离传输数据至关重要。 激光二极管是电流敏感型器件[需要低噪声电流源、因为二极管输入端的任何噪声都会复制到输出端。 这会改变发射光的强度并损坏光学波导、从而损坏其他器件。 由于这种潜在的破坏性性质、需要一个具有低噪声和低温漂的运算放大器。 放大器还必须采用小型封装以满足电路板要求。
如上所述、激光二极管驱动器需要一个运算放大器来精确控制电流。 OPA392和 OPA328非常适合此应用、因为它们具有出色的直流性能和小型封装选项。
| 器件 | 电压 范围(V) | 偏移漂移 (µV 值、μ A /C ) | 偏移 (最大值、mV) | Ib (最大值、pA) | 噪声@ 1k (nV/√Hz) | 输出电流 (a) | 封装 |
|
OPA392 |
1.7至5.5 |
0.16 |
0.01 |
0.8 |
6.5 |
0.065 |
SOT-23 |
|
OPA328 |
2.2至5.5 |
0.15 |
0.05 |
1.0 |
9.8 |
0.065 |
SOT-23 |
图2：带晶体管的 Howland 电流泵
改进型 Howland 电流泵使用差分放大器在并联电阻器(Rs)上施加电压、从而形成压控双极电流源、通过这种方式、可以实现一种简单而有效的激光二极管驱动器。 在这种配置下、进入二极管的电流与放大器的增益、差分输入电压和分流电阻器的值成正比。 可使用以下公式估算负载电流和放大器增益。
有关 Howland 电流泵的更多信息、请查看以下链接。
创建了一个 TINA 仿真来显示 Howland 电流泵与 OPA392和 TI 2N2484结合使用的有效性。 在此配置中、放大器的增益为0.98V/V、差分电压为1V、分流电阻器(Rs)为20 Ω。 重点是1V 差分电压下的负载电流、结果是98mA 的预期计算值、如图所示。
e2e.ti.com/.../OPA392_5F00_LD_5F00_Driver_5F00_sim.TSC
图3：具有 OPA392和 TI 2N2484的激光二极管驱动器原理图
图4：激光二极管驱动器的直流传输特性
为 MachZehnder 应用选择正确的放大器
调制一直是快速数据传输的关键因素。 它实现了超过100Gbps 的速度、并降低了光信号的失真。 运算放大器通过控制灌电流或拉电流在此应用中发挥支持作用。 该电流通过电阻材料驱动、该材料加热光学波导、从而导致其中一个信号发生相移。 由于精确相移需要热控制、因此为此应用选择了具有低漂移的放大器。 此外、放大器必须具有小尺寸和高输出电流、才能产生足够的热量。
图5：Mach Zehnder 调制器
OPA3S328和 OPA2392推荐用于 MachZehnder 应用、因为它们具有低漂移、小型封装选项和高输出电流。
| 器件 | 电压范围(V) | µV 漂移(典型值、μ V/C) | 偏移(最大值、mV) | Ib (最大值、PA) | 噪声@ 1k (nV/√Hz) | 输出电流(典型值、A) | 封装 |
|
OPA2392 |
1.7至5.5 |
0.16 |
0.01 |
0.8 |
6.5 |
0.065 |
1.2x1.2 WCSP |
|
OPA3S328 |
2.2至5.5 |
0.15 |
0.06 |
10 |
9.8 |
0.063 |
3.5x3.5mm VQFN |
已创建一个使用 OPA3S328和 OPA2392偏置马赫信号器的 TINA 仿真、以显示不同输入电压和顺从电压下的不同输出电流。 如仿真所示、OPA3S328输出电流在几乎整个3V 顺从电压范围内保持高电平、而 OPA2392的输出电流下降至大约1.7V 的顺从电压。
e2e.ti.com/.../OPA3S328_5F00_MZM_5F00_sim.TSC 
图6： OPA3S328 Mach Zehnder 偏置
e2e.ti.com/.../OPA2392_5F00_MZM_5F00_sim.TSC 
图7：OPA2392 Mach Zehnder 偏置
-作者 Nicholas Rubalcava
