[发明专利]一种低电压自适应光通信激光驱动器电路

说明书

技术领域

本发明涉及激光通信领域的激光器调制电流输出驱动电路，具体说是一种低电压自适应光通信激光驱动器电路。

背景技术

激光驱动器作为光通信系统不可缺少的组成部分，广泛地应用于同步数字复接、高速以太网、光纤到户等各个方面，并成为众多国内外众多学者的研究领域。

光通信系统对激光驱动器有多项要求，主要包括输入信号幅度、输出上升/下降时间、激光功率控制、偏置电流和调制电流控制、温度补偿、失效监控等多个方面。

现有的用于光通信的激光驱动器典型调制电流驱动电路如图1所示。晶体管Q5和Q6构成第一级限幅差分放大器。这样，只要输入信号的幅度在设计的范围之内，在电阻R4和R5上将得到固定幅度的调制信号。由晶体管Q3和Q4构成的射级跟随器起到直流电平位移的作用，以匹配下一级电路的共模输入电平的要求。晶体管Q7和Q8构成的第二级限幅差分放大器主要用于信号整形，同时驱动由晶体管Q9和Q10构成的射级跟随器。晶体管Q1和Q2构成差分功率输出级，驱动激光器(Laser)。晶体管M1-M7为各级放大电路提供偏置，其中，改变M1的栅级电压可以控制激光器调制电流的大小。

然而图1所示的典型电路在高速和低电压供电的场合会有不够适用的地方。一方面，由晶体管Q3和Q4构成的射级跟随器在高频率的场合会呈现出电感的特性，很大程度上降低了其高频传输特性。另一方面，晶体管M1和Q1及Q2串联后再驱动激光二极管，使得电源供电电压不能太低，至少得保证两个晶体管加上激光二极管，这三个器件串联后的供电工作区间。故当出现低电源供电电压应用时，激光驱动器无法正常工作。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种低电压自适应光通信激光驱动器电路，以解决低电源供电电压应用时，激光驱动器无法正常工作的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种低电压自适应光通信激光驱动器电路，其特征在于包括：

依次连接的差分调制电流放大器A1、差分电压跟随器A2、差分调制电流驱动器A3，其中，

差分调制电流放大器A1用于放大输入调制电流信号Din，并与差分电压跟随器A2的阻抗及电平相匹配；

差分电压跟随器A2用于放大差分调制电流放大器A1处理后的输入调制电流信号，并与差分调制电流驱动器A3的阻抗及电平相匹配；

差分调制电流驱动器A3用于输出调制电流信号Dout，调制电流信号Dout用于驱动激光二级管；

调制电流控制电路M1用于控制差分调制电流放大器A1的调制电流。

在上述技术方案的基础上，所述差分调制电流放大器A1包括晶体管Q1，Q2，Q7，Q8，Q11，电阻R1-R5；所述差分电压跟随器A2包括晶体管Q3，Q4，Q9，Q10；所述差分调制电流驱动器A3包括晶体管Q5，Q6；调制电流控制电路M1为一个晶体管。

在上述技术方案的基础上，调制信号输入端Din与相等的差分对管Q1和Q2的基极相连；Q1和Q2的发射级与晶体管Q8的集电极相连；Q1和Q2的集电极分别与相等的电阻R4和R5的一端以及相等的晶体管Q4和Q3的基极相连；

电阻R4和R5的另一端分别与相等的电阻R2和R3相连；电阻R2和R3的另一端与电阻R1的一端以及晶体管M1的漏级相连；

晶体管M1的源级接电源VDD，栅极接调制电流控制信号输入Ctrl；

晶体管Q7-Q10的基极都连在一起，并与Q7的集电极以及Q11的发射极相连；

晶体管Q11的集电极和基极均与电阻R1的另一端相连；

相等的晶体管Q9和Q10的集电极分别与晶体管Q3和Q4的发射极以及相等的晶体管Q5和Q6的基极相连；

晶体管Q3和Q4的集电极接电源VDD；

晶体管Q5和Q6的集电极作为调制电流的差分输出信号，分别与电阻R6、激光二极管D1的负极相连；电阻R6的另一端与电源VDD和激光二极管D1的正极连接；

晶体管Q5-Q10的发射极接地VSS。

在上述技术方案的基础上，设晶体管Q7和Q8的发射级面积分别为S7和S8，则电阻R1-R3及晶体管Q7和Q8的发射级面积S7和S8的取值满足以下比例关系：

R1/S7＝S8/R2，

电阻R4及R5的取值范围在电阻R2的1/2到1/10之间。

本发明所述的低电压自适应光通信激光驱动器电路，具有以下优点：

1、能够在很低的电源电压供电条件下工作，工作电压只需要满足单个驱动晶体管和激光二极管串联后的电压工作区间。