高速激光驅動器MAX3289的應用

MAX3289是美國MAXIM公司生產的高速激光驅動器，適用于工作在傳輸速率為1.25Gbps的局域網中，也可用于千兆以太網、ATM局域網以及光纖信道中的光發射機。該產品具有傳輸速率高，調制電流小，性能安全穩定、體積小等特點。其主要特性如下：

3.0～+5.5V的工作電源；帶光電管的共陽極激光管工作模式；僅有30mA的激光調制電流；僅有22ps的系統性抖動；具有調制電流的溫度補償電路；具有自動光功率控制電路(APC）；具有集成化的安全電路；具有電源自動復位電路(POR)；采用1631腳TSSOP-EP的封裝形式。

MAX3289內部原理框圖如圖1所示。內部電路主要包括電源復位電路(POR)、安全電路、偏差信號發生器電路和激光調制電路。電源復位電路和安全電路主要為芯片正常工作提供安全保障；偏差信號發生器電路用于自動功率控制(APC)；激光調制電路的功能是：對輸入信號進行調制，并為外部激光功放管電路提供激勵信號。

工作過程：當芯片正常工作時，調制電流開關接通，信號從IN+端和IN-端輸入，經輸入緩沖放大后，控制差分調制器輸出來實現調制，調制信號從OUT+端和OUT-端輸出；當電路發生故障或意外情況發生時，安全電路發生作用，斷開調制電流開關，關閉輸出；當輸出功率減小或增大時，光反饋信號發生變化，并從MD端輸入，經內部功率控制放大器放大后，從BIASDRV端輸出去控制外部功放管的輸出，從而達到自動維持功率穩定的目的。

MAX3289引腳功能描述：

GND(1,6)：接地。

FLTDLY(2)：默認延時輸入端，外接電容可為安全電路提供一合適的延時脈沖寬度。

VCC(3,11,14)：工作電源端。

IN+(4)，IN-(5)：數據正向、反向輸入端。

REF(7)：參考電壓端。應用中懸空。

MD(8)：連接監控光二極管端。監控光二極管用于APC電路。

SHDNDRV(9)：關閉驅動器輸出端。

BIASDRV(10)：偏差信號控制外部晶體管驅動器端。外接PNP或NPN晶體管。

OUT+(12)，OUT-(13)：調制信號輸出端。

MODSET(15)：調制電流設置端。外接電阻來設置溫度固定不變時調制電流值。

TC(16)：調制電流溫度補償設置端。外接電阻以補償溫度變化對調制電流的影響。

MAX3289適合于工作在傳輸速率為1.25Gbps的局域網中，根據傳輸速率要求，應選擇上升時間為260ps(或更少)的激光管作為輸出端的光驅動器。為滿足MAX3289的交流特性，在輸出端輸出的瞬時電壓幅度應在-1V(VCC)以上；此外，在選擇激光管時，還應注意要求激光管具有低的調制電流和在輸出端產生低的電壓晃動。

在利用MAX3289設計應用電路時，調制電流的設計是極其重要的，其值由MODSET端和TC端外接的電阻所決定。其中MODSET端的外接電阻(RMOD)決定溫度恒定不變時調制電流值(IMOD)，當激光管選定后，IMOD一般就確定。而TC端外接電阻(RTC)決定當溫度變化時補償電流值。因此，調制電流的設計，其實質是確定RMOD和RTC的電阻值。

當激光管選定后，根據下式可計算出它的溫度系數LT：

這里：a是激光管的輸出功率與激光管電流所確定的直線的斜率，a25 、a70分別表示溫度為25oC、70oC時的a值。

當LT求出后，根據下面兩個公式計算出RTC和RMOD的值：

這里：Tempco =-LT 。

一般情況下，當激光管選定后，可根據表1確定RMOD和RTC的值。

MAX3289應用在帶光電管的共陽極激光管電路中。APC電路如圖2所示，由外部NPN晶體管(Q1)、帶光電管的激光管(為敘述方便，分為兩部分：激光二極管和監控二極管)、RSET和功率控制放大器(Q2)組成，其實質形成了一功率控制環路。控制過程如下：當輸出功率增大(或減小)時，流過監控二極管的電流(ID)增大(或減小)，這時MD端的電壓上升(或下降)，則Q2輸入信號(U+-U-)減小(增大)，從而Q2的輸出電壓減少(或增加)，這樣使得Q1輸入電壓減小，從而輸出功率下降(增加)，達到維持輸出功率穩定的目的。

當選定激光管后，ID、IBIAS也就確定。APC電路的元器件參數(典型值)選擇規定如下：

RSET=1.7V/ID(MD端的電壓值穩定在1.7V)；

CBIASDRV=0.1mF(典型值，與RDEG一起,提供所需的APC電路時間常數,提高了抑制電源噪聲的能力)；

RDEG=0.25/IBIAS(MAX)(規定RDEG上的壓降不大于0.25V)；

Q1：通用NPN晶體管，b>100,ft>5MHz；

B1：帶鐵氧芯的電感(降低系統性抖動)。

為確保當電路加電時，POR電路還維持一段時延的低電平，以保護芯片，需在PORDLY端接一電容CPORDLY，來確定這一時延。這一時延一般由下式確定：

CPORDLY典型值為0.01mF。

在高頻時，激光器封裝產生的電感影響會使激光器的電感量增加，往往會產生嘯叫、過激現象，使輸出的信號變壞。為防止這類情況發生，需加一濾波網絡來減少激光器封裝產生的電感影響。補償濾波網絡由RCOMP和CCOMP組成，其值可由做眼圖實驗來確定，首先使RCOMP=25Ω；CCOMP=2pF，然后增加CCOMP的值，直到獲得滿意的眼圖為止。

由于MAX3289是高頻產品，電路布局對其影響很大。應采用具有公共接地層的多層電路板；輸出端引線應盡量短，不宜過長；供電電源端應通過電容接地，為防止APC電路產生自激，應確保MD端產生的寄生電容影響最??；MAX3289外露引線(EP)必須接地，以減少干擾。

如果激光管的輸出產生嘯叫或過激現象，這常常是激光管殼外引線過長所致，應試著減少引線的長度來消除；如果OUT+端、OUT_端在低電壓時引起極度嘯叫，這可以通過接上拉電感或降低調制電流來消除；如果APC電路產生自激振蕩，應試著增加CBIASDRV的值或RDEG的值，使MD端產生的寄生電容(應<10pF)最小。

MAX3289典型應用電路如圖3所示，電路中的外圍元器件參數為典型值，未標識的外圍元器件參數應在實際應用中確定。

高速激光驅動器MAX3289由于其傳輸速率較高、性能安全穩定，而且體積小、應用簡單方便，因此比同類產品無疑有很大的優越性。該產品在高速光纖局域網中有廣泛的應用前景?！?/font>