光通信網(wǎng)絡(luò)中的光收發(fā)模塊和數(shù)字可變電阻及其應(yīng)用

.盡管人類看不見激光器的近紅外光，但是，進(jìn)入眼睛內(nèi)的光柱還是會聚焦在視網(wǎng)模上,此種能夠引起永久性的傷害，再加上激光器功能,這二者均對人體安全均存在著嚴(yán)重的潛在影響，為此要求激光功率輸出必須限制在幾百毫瓦以內(nèi)。

控制VCSEL和激光二極管中的激光電流不僅僅是安全問題，還有性能上的考慮。同半導(dǎo)體的表現(xiàn)一致，VCSEL的最大輸出功率隨著溫度的降低而線性地增加，輸出的波長隨著溫度的增加而增加?？偠灾?隨溫度變化而控制電流在保證性能方面是非常重要的。

對光收發(fā)模塊及其相關(guān)技術(shù)提出新的要求及實現(xiàn)

對光收發(fā)模塊及其相關(guān)技術(shù)提出新的要求

.由帶寬的巨大需求引導(dǎo)出光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展;光網(wǎng)絡(luò)采用光收發(fā)模塊，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號;

.收發(fā)模塊的制造商不斷降低幾何尺寸，提高信號吞吐率至數(shù)吉比特每秒;

.收發(fā)模塊采用光電二極管接收光信號,采用激光二極管或VCSEL發(fā)送光信號;

.隨著數(shù)據(jù)速率持續(xù)增長，光收發(fā)模塊的有源光電元件需要更為精密、更為可靠的功率控制，以阻止激光故障,延長壽命期限并且工作應(yīng)在期望的輸出參數(shù)內(nèi)。

實現(xiàn)與達(dá)到上述的要求-數(shù)字控制可變電阻的應(yīng)用

這最終將轉(zhuǎn)向Dallas Semiconductor的可變電阻。要控制流過激光二極管和VCSEL的電流，從而控制功率輸出的方法是通過控制電阻來實現(xiàn)的。之前,在相當(dāng)有一段時間內(nèi)，技術(shù)人員專職于手動調(diào)節(jié)“校準(zhǔn)電位器”,以試圖得到一個好的“眼圖”,但效果不佳。而這種控制和調(diào)校問題的更好解決方法應(yīng)該是采用一個電可編程的器件-新型數(shù)字控制的可變電阻和電位器，因為它能夠響應(yīng)溫度的變化。為此,下面要著重分析新型數(shù)字控制的可變電阻和電位器與應(yīng)用。

新型數(shù)字控制的可變電阻開發(fā)與應(yīng)用勢在必行

雖然不是一個嚴(yán)格意義上的通信公司，但在一些相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，Dallas SemicGnductor公司仍可發(fā)揮其專長：數(shù)字控制的可變電阻和電位器、EEPROM、溫度傳感器和超低功耗的CMOS工藝。順應(yīng)了千兆位光技術(shù)的需求，Dallas公司已經(jīng)生產(chǎn)了一系列產(chǎn)品，并帶有一些新的特性。

DSl845是帶有EEPROM的雙電位器，它是半導(dǎo)體業(yè)內(nèi)第一款內(nèi)置存儲器的電位器，尤其適合應(yīng)用了可插拔于兆位收發(fā)端模塊中，DSl845將兩個線性抽頭的電位器和256字節(jié)的EEPROM結(jié)合在一起，其中后者EEPROM是MSA標(biāo)準(zhǔn)所需的。而較高分辨率的256級電位器能夠用于控制調(diào)制電流，而100級的電位器用于控制偏置電流。用戶能夠配置兩個輸出,并存儲抽頭位置以及產(chǎn)品系列ID號在片內(nèi)的非易失性EEPROM存儲器中，以作為工作過程中的參考信息。

對于那些要縮小為SFP封裝的模塊,可通過采用更高密度集成的元件(包括存儲器和兩個獨立可配置的電位器)來取代多個元件，從而減小空間。進(jìn)一步來說，DSl845的2線接口能夠滿足收發(fā)器制造商的在線編程要求，并且兼容現(xiàn)有的2線EEPROM。

為了滿足更多的特殊要求，Dallas公司還開發(fā)了DSl846，在一個縮小的TSSOP(簿型小外形封裝)內(nèi)集成了3個線性遞變的電位器、非易失性存儲器和一個CPU監(jiān)控電路，在一個如此小的芯片內(nèi),這種級別的集成節(jié)省了板面,減少了成本,縮短了供貨期,加快了產(chǎn)品的開發(fā)。對于DSl845，其非易失性存儲器器來配置和存儲特殊應(yīng)用的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以及控制每個電位器的柚頭位置，另外，還備有用戶特殊數(shù)據(jù)的存儲空間。

DSl846的片內(nèi)微監(jiān)測器檢測電壓放變化，一旦檢測到超出電壓容差范圍，微監(jiān)測器立即復(fù)位,并保持復(fù)位狀態(tài)，直至回到安全的工作條件為止。微監(jiān)測器能夠設(shè)定為幾個電壓復(fù)位門限，還包括一個手動復(fù)位。而第三個電位器可用于監(jiān)視其它變量，或用來對另外兩個電阻之一進(jìn)行粗調(diào)。

具有集成溫度補償?shù)臄?shù)字可變電阻的DSl847和DSl848旨在用于日益膨脹的激光應(yīng)用，它們能夠在整個溫度范圍內(nèi)補償激光器的溫度特性,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成見圖2所示。

DSl848包含額外的、128字節(jié)的通用(用戶)EEPROM;除此之外兩者是相似的。它們在片內(nèi)的查尋表(LUT)內(nèi)存儲對應(yīng)于溫度的阻抗特征值，集成的溫度傳感器在激光器工作期間不斷地測量和報告溫度值，DSl847或DSl848則將溫度讀數(shù)與LUT表內(nèi)的值進(jìn)行比較，再按照設(shè)計者定義的阻抗特征調(diào)整阻抗。溫度傳感器輸出的溫度也存儲在EEPROM中(每l0ms更新一次)，也可以通過2線總線提供給用戶。也就是說,為了對一給定系統(tǒng)的溫度變化的溫度變化進(jìn)行補償，設(shè)計人員可以在整個溫度范圍內(nèi)以2℃為間隔確定所期望的電阻值，井將數(shù)據(jù)存儲在芯片的EEPROM查詢表內(nèi)。工作期間，器件會測量溫度。井據(jù)此讀取EEPROM查詢表，并自動調(diào)節(jié)電阻。利用這種方案，DSl847/DS1848能夠在溫度變化叫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。

還應(yīng)該說明的是，DSl847和DSl848是自動工作的。當(dāng)檢測到溫度發(fā)生變化時,控制電路自動地調(diào)整阻抗,以實現(xiàn)電流的補償,而無須用戶干預(yù)。圖2中A0、A1、A2地址線是地址選擇引腳允許在串行總線上連接最多8個器件。 14引腳的DSl847/DS1848封裝形式(TSSOP)見圖2右側(cè)。

所有的Dallas電路都采用低功耗CMOS技術(shù)，有助于保持在一個較低的功率預(yù)算。所有電路工作于整個工業(yè)級溫度范圍，以及3V和5.5V兩種電源。

結(jié)束語

由上分析,在寬帶需求愈來愈高的今天,光網(wǎng)絡(luò)通信是最好的途徑,而光網(wǎng)絡(luò)通信的實現(xiàn)必需要用光收發(fā)模塊,然而基于激光技術(shù)的光收發(fā)模塊的安全和性能保證是要由更深層次的數(shù)字控制的DSl84x系列可變電阻和電位器來調(diào)節(jié)校準(zhǔn)參數(shù)作為支撐。當(dāng)然這一切光網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)均屬于激光新技術(shù)中的明星。

從而也可看出,激光-新技術(shù)中的明星,其興旺發(fā)達(dá)在某種程度上需要依賴于新型數(shù)字控制的DSl84x系列可變電阻和電位器，“而不再需要古老的電阻”。

顯然，象通信網(wǎng)絡(luò)這樣的一個巨大、復(fù)雜、發(fā)展、強(qiáng)勁的市場，不同的對手應(yīng)工作于不同的級別。