基于DS1875 SFP控制器的APD非線性響應補償

激光模塊需對雪崩光電二極管(APD)的非線性響應進行補償。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性(平均接收功率)，這一非線性特性為優化控制激光器模塊帶來一定困難，典型的APD非線性特性如圖1所示。

圖1. 典型的APD響應顯示了非線性特性

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

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

使用RSSI修正非線性
Maxim的光控制器，如DS1875，能夠補償APD的非線性。

DS1875的一個輸入通道(MON3)有兩個工作區(細調和粗調)配置，每個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性。校準通過對APD二極管的非線性響應進行分段線性近似，擬合完成。

除了提供兩個獨立的工作區，DS1875也可在細調區域對ADC轉換結果進行右移操作。即使輸入信號不能完全覆蓋輸入范圍，通過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，DS1875根據輸入信號的幅度自動地在兩個工作區之間切換。在交叉點提供滯回，當從粗調切換到細調時，切換點會發生變動。這能保證器件不會在兩個工作區間來回觸發，造成不穩定。

交叉點會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. 右移時的交叉點設置

對細調和粗調工作區進行配置，以保證每個工作區的實際響應為線性。寫入工廠預設值，使響應為線性特性，同時將精調范圍的右移位設為3。

在MON3P接入兩個輸入(“a”dB和“b”dB)。使用內部工廠校準值，測量MON3轉換數值。兩個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點，只要一個在細調區，另一個在粗調區。根據測試得到的誤差，測量需進行再評估，直到得到最佳的分段線性擬合。

步驟2得到的數值與期望用來補償APD非線性響應的數值會有差別。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。