ONET4211LD
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SLLS688 - 2005年11月
155 Mbps到4.25 Gbps的激光驱动器
特点
多速率操作从155 Mbps到
4.25 Gbps的
偏置电流可编程从1 mA
为100 mA
调制电流可编程从5毫安
到85毫安
APC和故障检测
故障模式选择
偏见和光电二极管电流监视器
CML数据输入
调制温度补偿
当前
采用3.3 V单电源
表面贴装，小尺寸， 4毫米
×
4 mm
24引脚QFN封装
A
应用
SONET / SDH传输系统
光纤通道光收发模块
光纤数据链接
数字交叉连接
光发射机
描述
该ONET4211LD是用于多个光纤激光驱动器
光学应用高达4.25 Gbps的。该装置
接受的CML输入数据，并提供偏压和
调制电流以驱动激光二极管。还
提供了自动功率控制（APC） ，
调制电流的温度补偿，
故障检测和电流监控功能。
该器件采用小尺寸， 4毫米
×
4
毫米24引脚QFN封装。该电路需要一个
单3.3V电源。
这种低功耗激光驱动器的特点是
操作温度范围为-40 ° C至85°C 。
请注意，一个重要的通知有关可用性，标准保修，并在得克萨斯州的关键应用程序使用
仪器的半导体产品和免责条款及其出现在此数据表的末尾。
PRODUCTION数据信息为出版日期。
产品符合占德州条款规范
仪器标准保修。生产加工过程中不
不一定包括所有参数进行测试。
版权所有 2005年，德州仪器
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这些器件具有有限的内置ESD保护。引线应短接在一起或设备
贮藏期间放置在导电泡棉或处理，以防止对静电损坏MOS大门。
详细说明
框图
该ONET4211LD的简化框图示于
图1 。
这种紧凑的，低功耗，4.25 Gbps的激光驱动电路由一个高速数据通路和的
偏置和控制模块。
数据路径的功能是缓冲输入数据，然后调制根据激光二极管的电流
输入数据流。
偏压和控制块产生的激光二极管的偏置电流，包含自动功率控制（APC ），以
保持恒定的光输出功率，生成可进行温度补偿的调制电流，
和控制在启动期间和关断故障检测后的功率。该电路设计优化
高速和低电压操作（ 3.3V） 。
主电路块中有详细在下面的段落中描述。
OUTPOL
电流调制器
输入缓冲级
DIN +
DIN-
MOD-
MOD +
调制电流发生器
MODSET
的MoDTC
MODSET
的MoDTC
IMODEN
MODCTRL
IMODMON
偏置电流发生器
IBmax
4
VCC
3
GND
VCC
参考
电压
和偏置
GND代
IMODEN
IMODMON
IBEN
IBMON
IBmax
IBEN
IBMON
IBSET
BIAS
MONB
BIAS
MONB
自动功率控制
（ APC）的
IBSET
CAPC
自然人流动
控制
APCCTRL
APCMON
SDOWN
APCCTRL
APCMON
PD
APCSET
CAPC
自然人流动
PD
APCSET
SDOWN
关闭
FLTMODE
关闭
FLTMODE
B0092-01
在ONET4211LD图1.简化框图
2
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详细说明（续）
高速数据路径
高速数据路径包括一个输入缓冲级和电流调制器。
输入缓冲级采用CML兼容的差分信号。它提供了片上， 50 Ω终端到VCC 。
交流耦合可以用于在DIN +和DIN-输入。
该激光二极管的电流调制器主要包括两共射输出晶体管和所需要的
驱动电路。根据所输入的数据流，调制电流被吸收在MOD +或MOD-销。
调制电流设置由调制电流发生器块，其监督的装置执行
由控制电路块。
激光二极管可以是AC或DC耦合。在任一情况下，最大调制电流为85毫安。该
调制输出进行了优化用于驱动20 Ω负载。
为了获得最佳的功率效率，激光器驱动器不提供任何片背面端接。
BIAS和控制
偏置和控制电路由带隙电压和偏压生成块的，偏置电流
发生器中，自动功率控制块，并监督控制电路。
带隙电压和偏压产生
带隙基准电压源提供所需的工艺和温度无关的基准电压
设置偏置电流，调制电流和光电二极管的基准电流。此外，该模块还提供了
偏置所有的内部电路。
自动功率控制
该ONET4211LD激光驱动器集成了一个APC环路，以补偿变化的激光阈值
电流随温度和寿命。内部的APC被使能时，电阻器被连接到IBMAX
和APCSET引脚。甲背面光电二极管安装在激光器组件被用于检测的平均激光
输出功率。光电二极管电流I
PD
即正比于平均激光功率可以由下式计算
利用激光对显示器转印率，
ρ
MON
和平均功率，磷
AVG
:
I
PD
[A]
+
P
AVG
[W]
ò
MON
[A W]
(1)
在闭环操作中，APC修改该激光二极管的偏置电流，通过比较我
PD
与基准电流
I
APCSET
并产生一个偏置补偿电流。我
PD
可以通过选择外部电阻来设定
R
APCSET
根据：
4.69 V
R
[W]
+
4.69 V
+
APCSET
I
[A]
P
[W]
ò
[A W]
PD
AVG
MON
(2)
偏置补偿电流从最大偏置电流中减去保持监视器光电二极管
电流。最大偏置电流被编程通过连接到IBMAX电阻：
343 V
I
[A]
+
BIASMAX
R
[W]
BIASMAX
(3)
外部引脚， MONB ，被提供作为偏置电流监视器输出。所述偏置电流的分数（ 1/68 ）是
镜像和发展上的电压降通过一个外部电阻连接到地，R
MONB
。在MONB的电压为
给定为：
R
[W]我
[A]
BIAS
V
[V]
+
MONB
MONB
68
(4)
如果在MONB的电压大于设定的阈值时，故障模式发生时。
自然人流动被还提供作为一个光电流监视器输出。所述光电二极管的现时，我
PD
，镜像和发展了
通过一个外部电阻对地电压，R
自然人流动
。在自然人流动的电压被给定为：
3
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V
自然人流动
[V]
+
R
自然人流动
[W]
I
[A]
PD
(5)
如果在自然人流动的电压大于设定的阈值时，故障模式发生时。
正如任何负反馈系统的设计，必须小心，以确保环的稳定性。循环
带宽不能太高，以最小化模式相关抖动。的主极点被确定
由电容器C
APC
。对C的推荐值
APC
200 nF的。监视器光电二极管的电容
C
PD
增加了另一个极点到系统中，并且因此它必须足够小，以保持稳定性。推荐
值这个电容是C
PD
≤
50 pF的。
内置APC环路可以通过APCSET连接一个100 kΩ电阻到VCC和离开PD被禁用
开。在开环操作中，激光二极管的电流是由本人设定
BIASMAX
我
MODSET
.
调制电流发生器
调制电流发生器定义了尾电流的调制器，它是从任一MOD +或下沉的
MOD- ，根据数据模式。调制电流由一个电流I
MOD0
在参考
温度T
0
= 60 ℃（由电阻R设置
MODSET
）和一个与温度有关的调制电流限定由
电阻器R
的MoDTC
。调制电流可估计如下：
I
MOD
[A]
+
265 V
R
MODSET
[W]
1
)
24
W
R
的MoDTC
[W]
)
630 ppm的
T[
o
C]
*
T
0
[
o
C]
(6)
注意，参考温度T
0
及由R的温度补偿设定
的MoDTC
从变化部分一部分。
以降低变化，我
MOD
可校准温度和设定与微控制器DAC或数字
电位器。
控制
此块的功能是控制启动序列，检测故障，检测APC环路的跟踪失败，
并提供禁用控制。激光驱动器具有受控的启动序列，这有助于防止瞬态
从故障电源接通期间被施加到激光。在启动时，激光二极管关闭时， SDOWN低，并且
APC环路是开放的。一旦V
CC
达到 2.8 V时，激光二极管的偏置发生器和调制电流
发电机电路被激活（如果DISABLE低） 。慢启动电路逐渐带来了当前
传送到激光二极管。从时刻当V
CC
到达 2.8 V至调制电流和偏置
目前达到95 ％的稳态值，被认为是初始化时间。如果在禁用断言
动力上，慢启动电路不启动，直到DISABLE被否定。
故障检测
故障检测电路监测ONET4211LD的操作。如果FLTMODE被设置为低电平，
（硬故障模式），该电路将禁用偏置电流和调制电路以及锁存输出SDOWN
检测故障。故障模式，通过切换DISABLE （对于T的最短时间恢复
水库
），或者通过切换
VCC 。
一旦禁用被触发， SDOWN被设置为低，电路被重新初始化。
如果FLTMODE被设定为高电平（软故障模式）时，将有故障指示在SDOWN输出;然而，偏置
和调制电路没有被禁用。该SDOWN输出重置一次故障，导致状态
消失。切换禁用或VCC不是必需的。
故障检测电路的功能表示显示在
图2中。
4
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详细说明（续）
T
水库
计数器
关闭
水库
开始
IMODEN
IBEN
逆变器
比较
VCC
+
Q
-
+
-
2.8 V
逆变器
触发器
R
S
Q
MUX
I0 Q
I1
CMOS
卜FF器
SDOWN
I
PD
I
BIAS/68
比较
MUX
I1 Q
I0
MONB
+
Q
-
比较
自然人流动
+
Q
-
+
-
1.25 V
的MoDTC
MODSET
APCSET
IBmax
的MoDTC
MODSET
APCSET
IBmax
短路
到VCC或
GND检测
短
FLTMODE
B0093-01
故障检测电路图2.功能表示
故障模式的产生，如果激光阴极接地，使光电流自然人流动超过其
编程的门槛。另一种故障模式可以产生如报废的激光二极管状态的原因
过度的偏置电流和光电流导致在监视器电压（自然人流动， MONB ）大于它们
编程的门槛。其它故障模式可能发生，如果有任何I / O引脚的单点故障（短路或VCC
GND）和显示器的电压超过其设定的阈值（见
表1）。
5
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