一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體激光器大量應(yīng)用于光通信領(lǐng)域，作為EDFA，RAMAN等光放大模塊的栗浦光源使用。
[0003]半導(dǎo)體激光器是電流敏感器件，微小的電流變化將導(dǎo)致輸出光功率的極大變化，影響整個(gè)光放大模塊的性能。這個(gè)變化在小電流下影響更加明顯。所以能夠高精度的控制半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電流，特別是在小電流下的控制精度，顯得尤為重要。
[0004]現(xiàn)有的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路主要都是通過(guò)單個(gè)恒流源電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，其直流通路包括電源、激光器、三極管或MOS管、采樣電阻等器件串聯(lián)而成。
[0005]由于受運(yùn)算放大器的失調(diào)電壓與采樣電阻的限制，驅(qū)動(dòng)電路的電流動(dòng)態(tài)范圍和電流精度成了一對(duì)相互制約的因素，雖然提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)的位數(shù)能在一定程度上提高電流精度，但是位數(shù)達(dá)一定位數(shù)以后，電路誤差和噪聲很容易將其淹沒(méi)。
[0006]由于半導(dǎo)體激光器種類較多，驅(qū)動(dòng)電流從幾毫安到幾十安培的都有，現(xiàn)有的激光器驅(qū)動(dòng)電路主要是針對(duì)某一種或者幾種型號(hào)的激光器進(jìn)行控制，覆蓋范圍很小。小電流的恒流源無(wú)法驅(qū)動(dòng)大電流的激光器，大電流的恒流源在小電流區(qū)域存在較大的控制盲區(qū)。
[0007 ] 例如單路最大驅(qū)動(dòng)電流(Imax)為1 A的恒流源，電源電壓(VCC)是3.3 V，半導(dǎo)體激光器的前向電壓(Vld)是2.2V，M0S管的導(dǎo)通壓降(Vmos)是0.02V。根據(jù)計(jì)算，采樣電阻的最大值Rmax= (VCC-Vld-Vmos)/Imax = 0.108 Ω。如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器(DAC)的零偏電壓和運(yùn)算放大器失調(diào)電壓總和是5mV,那么這路恒流源的失調(diào)(off set)電流1ff = 5mV/0.108 Ω =46.3mA，低于46.3mA的電流區(qū)域?yàn)榭刂泼^(qū)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型的所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電路，其輸出的驅(qū)動(dòng)電流的范圍較寬，精度也比較高。
[0009]為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括:半導(dǎo)體激光器、至少兩路并聯(lián)連接的恒流源、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及微控制器;所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源共同驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體激光器的工作；
[0010]微控制器通過(guò)設(shè)置多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出，控制對(duì)應(yīng)恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流;每一路恒流源中的電流采樣電路將驅(qū)動(dòng)電流值經(jīng)過(guò)多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到微控制器中；微控制器根據(jù)需要調(diào)整各路恒流源的驅(qū)動(dòng)電流大小或控制各路恒流源打開(kāi)或關(guān)閉，從而調(diào)整所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源的輸出驅(qū)動(dòng)電流。
[0011 ]在一較佳實(shí)施例中:每一路恒流源包括一運(yùn)算放大器，其正極輸入端與多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的一路輸出端連接，輸出端通過(guò)一開(kāi)關(guān)連接至開(kāi)關(guān)管的柵極;所述開(kāi)關(guān)管的源極通過(guò)所述電流采樣電路連接至所述運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端;所述電流采樣電路的輸出端與所述多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的一路輸入端連接。
[0012]在一較佳實(shí)施例中:所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源中，其每一個(gè)開(kāi)關(guān)管的漏極相互連接并連接至所述半導(dǎo)體激光器的輸入端。
[0013]在一較佳實(shí)施例中:所述開(kāi)關(guān)通過(guò)所述微控制器控制。
[0014]在一較佳實(shí)施例中:所述每一路恒流源中的電流采樣電路，其采樣電阻阻值不相等，使每一路恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流的精度不相同。
[0015]在一較佳實(shí)施例中:所述每一路恒流源所輸出的最大驅(qū)動(dòng)電流不相同。
[0016]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具備以下有益效果:
[0017]本實(shí)用新型采用兩路或多路恒流源并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)同一個(gè)半導(dǎo)體激光器。根據(jù)并聯(lián)電路的性質(zhì)，半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電流等于各路驅(qū)動(dòng)電流的疊加。每一路恒流源電路都是獨(dú)立控制的，都有獨(dú)立的控制電壓、采樣電流、采樣電阻、控制開(kāi)關(guān)。根據(jù)需求的不同可以增加或減少并聯(lián)恒流源的數(shù)量，打開(kāi)或者關(guān)閉某一路恒流源，不影響其他路的工作狀態(tài)。不同的采樣電阻對(duì)應(yīng)著不同的電流范圍和精度，通過(guò)設(shè)置單路恒流源的采樣電阻值，可以擴(kuò)展整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路的電流范圍和精度。如第一路驅(qū)動(dòng)設(shè)置大的采樣電阻，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)小電流的驅(qū)動(dòng)，第二路設(shè)置中的采樣電阻，負(fù)責(zé)中電流的驅(qū)動(dòng)，第三路設(shè)置小的采樣電阻，負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)大電流段的驅(qū)動(dòng);通過(guò)多路恒流源的疊加，既可以增加驅(qū)動(dòng)電流的范圍和精度，也可以降低恒流源的控制盲區(qū)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的整體電路圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中恒流源部分的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下文通過(guò)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021 ]參考圖1，一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括:半導(dǎo)體激光器、三路并聯(lián)連接的恒流源、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及微控制器;所述三路并聯(lián)連接的恒流源共同驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體激光器的工作；
[0022]微控制器通過(guò)設(shè)置多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出，控制對(duì)應(yīng)恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流;每一路恒流源中的電流采樣電路將驅(qū)動(dòng)電流值經(jīng)過(guò)多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到微控制器中；微控制器根據(jù)需要調(diào)整各路恒流源的驅(qū)動(dòng)電流大小和開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0023]進(jìn)一步參考圖2，每一路恒流源包括一運(yùn)算放大器，其正極輸入端與多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的一路輸出端連接，輸出端通過(guò)一開(kāi)關(guān)連接至開(kāi)關(guān)管的柵極;所述開(kāi)關(guān)通過(guò)所述微控制器控制。
[0024]所述開(kāi)關(guān)管的源極通過(guò)所述電流采樣電路連接至所述運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端；所述電流采樣電路的輸出端與所述多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的一路輸入端連接。所述開(kāi)關(guān)管的漏極與其他路恒流源中的開(kāi)關(guān)管的漏極相互連接并連接至所述半導(dǎo)體激光器的輸入端。
[0025]本實(shí)施例中，第一路恒流源的最大驅(qū)動(dòng)電流為10mA，第一路恒流源的最大驅(qū)動(dòng)電流為I OOOmA，第一路恒流源的最大驅(qū)動(dòng)電流為1A。對(duì)應(yīng)的電流采樣電路中的采樣電阻設(shè)置為:第一路恒流源電流采樣電路中的采樣電阻為10 Ω，第二路恒流源電流采樣電路中的采樣電阻為I Ω，第三路恒流源電流采樣電路中的采樣電阻為0.1 Ω。由于采樣的是12位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC。那么第一路恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流的最高精度是
0.024mA，第二路恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流的最高精度是0.24mA，第三路恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流的最高精度是2.4mA。如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC的零偏電壓和運(yùn)算放大器失調(diào)電壓總和是5mV，第一路恒流源的失調(diào)電流I offi = 5mV/10 Ω = 0.5mA，第二路恒流源的失調(diào)電流I off2 = 5mA，第三路恒流源的失調(diào)電流1ff3 = 50mA;整個(gè)電路的失調(diào)電流是0.5mA。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流小于10mA時(shí)，開(kāi)啟第一路驅(qū)動(dòng)，關(guān)閉第二路和第三路驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電流在10mA至100mA時(shí)，開(kāi)啟第二路恒流源，關(guān)閉第三路恒流源，第一路恒流源可以根據(jù)需要可以開(kāi)啟也可以關(guān)閉。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流在100mA至1A時(shí)，開(kāi)啟第三路恒流源，第一路恒流源和第二路恒流源根據(jù)需要可以開(kāi)啟也可以關(guān)閉。從而拓寬了整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路輸出驅(qū)動(dòng)電流的寬度和精度。
[0026]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于包括:半導(dǎo)體激光器、至少兩路并聯(lián)連接的恒流源、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及微控制器;所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源共同驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體激光器的工作； 微控制器通過(guò)設(shè)置多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出，控制對(duì)應(yīng)恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流;每一路恒流源中的電流采樣電路將驅(qū)動(dòng)電流值經(jīng)過(guò)多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到微控制器中；微控制器根據(jù)需要調(diào)整各路恒流源的驅(qū)動(dòng)電流大小或控制各路恒流源打開(kāi)或關(guān)閉，從而調(diào)整所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源的輸出驅(qū)動(dòng)電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:每一路恒流源包括一運(yùn)算放大器，其正極輸入端與多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的一路輸出端連接，輸出端通過(guò)一開(kāi)關(guān)連接至開(kāi)關(guān)管的柵極;所述開(kāi)關(guān)管的源極通過(guò)所述電流采樣電路連接至所述運(yùn)算放大器的負(fù)極輸入端;所述電流采樣電路的輸出端與所述多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的一路輸入端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源中，其每一個(gè)開(kāi)關(guān)管的漏極相互連接并連接至所述半導(dǎo)體激光器的輸入端。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述開(kāi)關(guān)通過(guò)所述微控制器控制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述每一路恒流源中的電流采樣電路，其采樣電阻阻值不相等，使每一路恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流的精度不相同。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述每一路恒流源所輸出的最大驅(qū)動(dòng)電流不相同。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高精度寬動(dòng)態(tài)范圍的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括：半導(dǎo)體激光器、至少兩路并聯(lián)連接的恒流源、多路數(shù)模轉(zhuǎn)換器，多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及微控制器；所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源共同驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體激光器的工作；微控制器通過(guò)設(shè)置多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出，控制對(duì)應(yīng)恒流源輸出的驅(qū)動(dòng)電流；每一路恒流源中的電流采樣電路將驅(qū)動(dòng)電流值經(jīng)過(guò)多路模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送到微控制器中；微控制器根據(jù)需要調(diào)整各路恒流源的驅(qū)動(dòng)電流大小或控制各路恒流源打開(kāi)或關(guān)閉，從而調(diào)整所述至少兩路并聯(lián)連接的恒流源的輸出驅(qū)動(dòng)電流。本實(shí)用新型的提供了一種半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電路，其輸出的驅(qū)動(dòng)電流的范圍較寬，精度也比較高。
【IPC分類】H01S5/042
【公開(kāi)號(hào)】CN205303942
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】夏新華
【申請(qǐng)人】廈門彼格科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2016年1月22日