MAX3740/MAX3795激光驅(qū)動(dòng)器平均功率監(jiān)視器

MAX3740和MAX3795激光驅(qū)動(dòng)器提供激光二極管平均光功率監(jiān)視輸出電壓。監(jiān)視輸出來自激光組件的監(jiān)視二極管電流。數(shù)據(jù)通信設(shè)備的激光驅(qū)動(dòng)器通常需要監(jiān)視平均光功率。MAX3740和MAX3795在這方面的工作特性與其他激光驅(qū)動(dòng)器采用的方法不同，在進(jìn)行SFF 8472數(shù)字診斷時(shí)，這可能會(huì)引起混淆。
激光組件的監(jiān)視二極管電流與激光器的平均光輸出功率近似成正比。激光驅(qū)動(dòng)器一般利用監(jiān)視二極管調(diào)整激光二極管 （圖1、2）的平均發(fā)射功率。驅(qū)動(dòng)器的這種功能稱為自動(dòng)功率控制（APC）。
SFP模塊采用的激光驅(qū)動(dòng)器通過器件的一個(gè)輸出引腳（圖1）提供電流輸出，該輸出是監(jiān)視二極管的鏡像電流。通過在引腳上放置一個(gè)電阻，控制器（例如DS1856）可以檢測到與監(jiān)視二極管電流成正比的電壓，該電流與平均功率成正比?？刂破鲀?nèi)部提供適當(dāng)?shù)谋壤s放和偏移，以達(dá)到SFF 8472的要求MAX3740和MAX3795利用電壓輸出PWRMON引腳（圖2）指示平均功率，而不是采用電流鏡輸出。這些器件的不同之處在于無論監(jiān)視二極管電流多大，只要激光驅(qū)動(dòng)器的自動(dòng)功率控制環(huán)路正常工作，PWRMON電壓將一直保持在0.4V。那么，控制器如何利用監(jiān)視器輸出來監(jiān)視平均光功率呢？
我們通過兩個(gè)光模塊解釋這種特性。每個(gè)模塊設(shè)置為-4dBm的平均功率。對(duì)于模塊1，對(duì)應(yīng)100μA的監(jiān)視二極管電流，模塊2對(duì)應(yīng)于200μA監(jiān)視二極管電流（平均光功率相同，而監(jiān)視二極管電流卻不同，這種情況比較普遍，這是由于激光器和監(jiān)視二極管之間各部分耦合不同造成的）。
對(duì)于這兩個(gè)模塊，PWRMON的指示電壓為0.4V，因?yàn)锳PC環(huán)路將輸出調(diào)整為該電壓。這兩個(gè)模塊的唯一不同是其設(shè)置電阻。
模塊1的設(shè)置電阻約為2kΩ（0.2V / RPWRSET），而模塊2的設(shè)置電阻大約是1kΩ（0.2V / RPWRSET）。如果由于某些原因，模塊供應(yīng)商需要知道并存儲(chǔ)實(shí)際的監(jiān)視二極管電流，只要簡單地知道設(shè)置電阻，按照上述公式計(jì)算即可。但是，符合SFF 8472要求的內(nèi)部校準(zhǔn)I2C總線上指示的數(shù)值是光功率輸出，而不是MD電流。
如果各部分工作正常，沒有發(fā)生故障，PWRMON電壓將保持在0.4V。由于不管監(jiān)視二極管電流設(shè)置點(diǎn)如何，電壓總是保持在0.4V，并且偏移量相同，只要每個(gè)模塊校準(zhǔn)在相同的平均功率上，定標(biāo)可以適用于每個(gè)模塊，從而簡化了內(nèi)部校準(zhǔn)過程。
如果APC超出了調(diào)整范圍，電壓將隨著MD電流變化而改變。這是因?yàn)槌O(shè)置電阻以外，MD電流的所有通道為高阻抗。因此，如果功率加倍，那么電流也加倍，由于R固定不變，電壓也隨之加倍。

圖2: MAX3795監(jiān)視器結(jié)構(gòu)圖

器件故障門限設(shè)置為0.8V，如果MD電流達(dá)到了最初設(shè)置點(diǎn)的兩倍，將發(fā)出故障告警。如果處于中間點(diǎn)，將不會(huì)產(chǎn)生故障告警，當(dāng)PWRMON對(duì)應(yīng)于MD電流增加相同的電壓時(shí)，可以計(jì)算出功率值。
因此，上述兩個(gè)模塊在功率均為-4dBm時(shí)，模塊1監(jiān)視二極管電流為100μA，PWRMON輸出指示為0.4V。如果由于故障或其他原因，環(huán)路超出了調(diào)整范圍，功率將增至-1dBm，相對(duì)于200μA的監(jiān)視二極管電流，PWRMON電壓將達(dá)到0.8V。對(duì)于150μA，電壓將達(dá)到0.6V。
模塊2的平均功率為-4dBm時(shí)，PWRMON電壓為0.4V，監(jiān)視二極管電流將達(dá)到200μA。同樣，如果環(huán)路超出調(diào)整范圍，功率增至-1dBm，PWRMON電壓為0.8V，監(jiān)視二極管電流將達(dá)到400μA（比例相同，監(jiān)視二極管電流加倍，電壓也隨之加倍）。
與傳統(tǒng)方法相比，監(jiān)視平均功率的方法還具有其他優(yōu)點(diǎn)。在激光驅(qū)動(dòng)器中，MD電流鏡在固定電阻上產(chǎn)生一個(gè)電壓，對(duì)于不同模塊，由于每部分監(jiān)視二極管電流不相同，其故障門限可能會(huì)過高或過低。
回到最初的例子，采用傳統(tǒng)的電流監(jiān)視方法監(jiān)視MAX3735A（圖1）等器件的平均功率，我們將模塊1和模塊2設(shè)置為平均功率-4dBm時(shí)，MD電流分別為100μA和200μA。這種情況下的故障門限由驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為大約1.3V的固定值。
該例中，兩種情況的監(jiān)視電阻均設(shè)置為3.25kΩ。因此，對(duì)于相同的平均光功率，模塊1將指示100μA x 3.25kΩ = 0.325V，模塊2將指示200μA x 3.25kΩ = 0.65V。
如果MD電流加倍（大約是平均功率的一倍），那么模塊1的平均功率將為-1dBm，電壓達(dá)到200μA x 3.25kΩ = 0.65V，模塊2的平均功率為：-1dBm，電壓為：400μA x 3.25kΩ = 1.3V。注意，在本例中，盡管兩個(gè)模塊的功率都加倍了，只有模塊2產(chǎn)生故障報(bào)警。很多情況下，對(duì)于給定的平均功率，由于激光器各部件的MD電流相差不大，因此，傳統(tǒng)方案能夠較好的工作。但是，從上述分析可以看出，如果出現(xiàn)了較大的變化，將無法設(shè)置合適的故障門限，除非在監(jiān)視器中采用可調(diào)電阻，并針對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行校準(zhǔn)。MAX3740和MAX3795不會(huì)出現(xiàn)這一問題，簡化了校準(zhǔn)過程。
本文所介紹的MAX3740和MAX3795能夠提供一種簡單有效的方法，監(jiān)視SFF 8472診斷模塊中激光二極管的輸出功率，即使監(jiān)視二極管組件變化較大，該方法也能提供穩(wěn)定的故障電平指示。