隨著光纖通信系統(tǒng)不斷進(jìn)入家庭，設(shè)備制造商比以往任何時(shí)候都更加需要降低功耗。將電源要求降低到+3.3V單電源是顯著改善任何系統(tǒng)整體功耗的明顯方法。但是，要找到一款在+3.3V單電壓環(huán)境下正常工作，同時(shí)仍能滿足SDH/SONET電信特有的嚴(yán)格抖動(dòng)和光傳輸要求的光纖發(fā)送器是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。高電流要求、快速開(kāi)關(guān)能力和半導(dǎo)體激光管引線電感都不利于實(shí)現(xiàn)+3.3V目標(biāo)。Maxim的新型MAX3667激光驅(qū)動(dòng)器是Maxim完整的+3.3V、622Mbps光纖通信解決方案的一部分，克服了這些挑戰(zhàn)，提供了獨(dú)特的解決方案。

介紹

隨著光纖通信系統(tǒng)不斷進(jìn)入家庭，設(shè)備制造商比以往任何時(shí)候都更加需要降低功耗。將功率μ電源要求降至+3.3V單電源是顯著改善任何系統(tǒng)整體功耗的明顯方法。但是，要找到一款在+3.3V單電壓環(huán)境下正常工作，同時(shí)仍能滿足SDH/SONET電信行業(yè)典型的嚴(yán)格抖動(dòng)和光傳輸要求的激光發(fā)射器，是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。

高電流要求、快速開(kāi)關(guān)能力和激光引線電感都不利于實(shí)現(xiàn)+3.3V目標(biāo)。Maxim的新型MAX3667激光驅(qū)動(dòng)器是Maxim完整的+3.3V、622Mbps光纖通信方案（圖1）的一部分，克服了這些挑戰(zhàn)，提供了獨(dú)特的解決方案。

圖1.Maxim的+3.3V，622Mbps芯片組。

電信工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C。 在此范圍內(nèi)，半導(dǎo)體激光管所需的閾值電流將有很大差異。激光器的閾值電平在 -40°C 和 +40°C 之間移動(dòng)超過(guò) 85mA 的情況并不少見(jiàn)（圖 2）。

圖2.半導(dǎo)體激光管閾值與溫度的關(guān)系。

典型的長(zhǎng)波長(zhǎng)、法布里-珀羅式半導(dǎo)體激光管需要大約 1.2V 的正向偏置電壓。這種正向偏置要求是與半導(dǎo)體激光管相關(guān)的能量間隙的函數(shù)，可以大于1.6V。正向壓降加上+3.3V±5%電源，意味著激光驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)僅剩1.5V。在這種嚴(yán)格的約束下，激光驅(qū)動(dòng)器必須同時(shí)提供偏置電流（I偏見(jiàn)） 將半導(dǎo)體激光管設(shè)置為高于閾值和調(diào)制電流 （I勇氣） 來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。偏置電流要求通常高達(dá)60mA，根據(jù)距離要求，調(diào)制電流可能超過(guò)60mA。同時(shí)，輸出信號(hào)必須足夠快，以滿足嚴(yán)格的抖動(dòng)產(chǎn)生要求以及SDH/SONET的傳輸眼圖。

圖3顯示了半導(dǎo)體激光管和與封裝相關(guān)的電感。在這種配置中，總電流為I偏見(jiàn)+ 我勇氣必須同時(shí)流過(guò)半導(dǎo)體激光管和電感。

圖3.直流耦合激光器。

激光驅(qū)動(dòng)器輸出端的總壓降為1.6V + LΔi/Δt。對(duì)于622Mbps應(yīng)用，光邊沿速度通常小于600ps（電氣），導(dǎo)致電感兩端的額外電壓瞬變高達(dá)：

這導(dǎo)致激光驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓要求為+3.1V - 1.6V - 0.5V = 1.0V。

傳統(tǒng)的偏置電流輸出級(jí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的電流源，能夠在如此嚴(yán)格的工作電壓下工作。另一方面，調(diào)制電流輸出級(jí)通常為開(kāi)關(guān)差分對(duì)，需要2V以上是（基極發(fā)射極電壓）的裕量，使其無(wú)法在如此低的輸出電壓要求下工作。MAX3667采用高速電流源架構(gòu)，能夠在更小的裕量?jī)?nèi)工作（圖4）。

圖4.不同的激光驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)。

通過(guò)將輸出級(jí)與與半導(dǎo)體激光管相關(guān)的直流壓降隔離，I勇氣輸出可以在更接近電源電壓的位置工作，從而進(jìn)一步放寬裕量限制（圖 5）。

圖5.交流耦合調(diào)制電流。

Maxim的MAX3667激光驅(qū)動(dòng)器允許對(duì)I勇氣通過(guò)提供用于自偏置的集成上拉電阻和足夠的電流驅(qū)動(dòng)能力來(lái)克服這種技術(shù)的額外負(fù)載，從而輸出。MAX3667輸出端的總調(diào)制電流實(shí)際上超過(guò)100mAp-p。31Ω 的內(nèi)部上拉電阻，以及高速連接半導(dǎo)體激光管時(shí)預(yù)期的阻尼和匹配電阻，可降低半導(dǎo)體激光管上可用的總調(diào)制電流。對(duì)于典型電阻值，該電流被分壓至約60mAp-p。

交流耦合調(diào)制電流需要權(quán)衡取舍。通過(guò)在信號(hào)路徑中引入電容器，系統(tǒng)增加了一個(gè)低頻截止。SDH/SONET 信號(hào)由非歸零數(shù)據(jù)流組成。對(duì)這些系統(tǒng)的典型期望是它們將保持 10-10誤碼率，最多 72 個(gè)連續(xù) 1 或 0。這種低頻要求，加上與隔直電容相關(guān)的時(shí)間常數(shù)，會(huì)極大地影響半導(dǎo)體激光管輸出端的模式相關(guān)抖動(dòng)（PDJ）。重要的是，此時(shí)間常數(shù)會(huì)導(dǎo)致與長(zhǎng)連續(xù)位流相關(guān)的最小輸出下降。顯然，這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)使用大電容作為耦合電容輕松解決，但這與減小光發(fā)射器尺寸的典型設(shè)計(jì)目標(biāo)背道而馳。通過(guò)使用不大于1μF的AC耦合電容，MAX3667對(duì)于大于100位的連續(xù)位流可實(shí)現(xiàn)低輸出下降和低PDJ。

MAX3667可以采用+3.3V單電源供電。除了提供足夠的驅(qū)動(dòng)能力外，它還包含一個(gè)完全集成的APC環(huán)路，用于在整個(gè)溫度范圍內(nèi)保持偏置電流。MAX3667可輕松滿足ITU和Bellcore622Mbps發(fā)送器的抖動(dòng)產(chǎn)生規(guī)范，而不會(huì)增加成本或布局復(fù)雜性。

審核編輯：郭婷