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MAX3740 VCSEL激光驅(qū)動器的輸出功率等級可用軟件控制。這可通過其與DS1859數(shù)字電位器配合使用實現(xiàn)，但需要很高的技巧。本文介紹了設(shè)計中面臨的挑戰(zhàn)，給出了兩種利用DS1859和一個分立電阻控制輸出功率的方案(方案#1和方案#2)，和一個使用單個運放解決所有分立元件方案缺點的新方案(方案#3)。同時還給出了每種方案中光電二極管電流和電位器電阻關(guān)系的仿真結(jié)果。最后總結(jié)了每種方案的優(yōu)缺點。
對于一個特定應(yīng)用而言，最佳電路取決于設(shè)計者的需求。設(shè)計中需要考慮的內(nèi)容包括滿足激光功率等級要求的光電二極管電流，調(diào)節(jié)范圍，以及所需的分辨率。設(shè)計者可以利用本文的信息來確定一個特定應(yīng)用的最佳方案。
挑戰(zhàn)
MAX3740數(shù)據(jù)資料要求在基準引腳(REF)和功率監(jiān)測光電二極管(MD)之間連接一個電阻來設(shè)置光電二極管電流。功率控制環(huán)路根據(jù)此光電二極管電流控制激光二極管輸出強度，以滿足平均光功率的要求。問題在于MD的額定電壓為1.6V，而REF額定電壓為1.8V。電阻兩端僅有0.2V來設(shè)置光電二極管電流。類似DS1859這樣的數(shù)字電位器所能達到的最小電阻為1K。對應(yīng)最大電流為200µA。你可以使用一個固定電阻來增加電流，但無法解決大電流時有限的調(diào)節(jié)范圍，非線性，以及較差的分辨率。
使用DS1859的另一個挑戰(zhàn)在于，MAX3740的MD和REF引腳間的電壓變化范圍很大。雖然兩點間的差值穩(wěn)定在0.2V，但共模電壓變化范圍可達±0.5V。MD對地電壓較大的變化意味著利用其對地之間電阻定義的電流也會有同樣大的變化。
方案#1
此方案中，DS1859可變電阻和一個806Ω的固定電阻并聯(lián)到REF和MD之間，見圖1。固定電阻電流為0.2V/806 = 248µA，可變電阻的電流變化范圍為0.2V/50K (DS1859最大值) = 4µA至0.2V/1K (DS1859最小值) = 200µA。固定電阻和可變電阻的電流和決定流經(jīng)光電二極管的電流。這種方法能夠在低電流時提供高分辨率的非線性響應(yīng)。而且不受MD電壓變化的影響。
圖1. 方案#1的原理圖
圖2. 方案#1的仿真結(jié)果(X軸為以歐姆表示的DS1859電阻值)
圖3. 對方案#1的總結(jié)
方案#2
在此方案中，DS1859連接在MD和地之間，一個243Ω的固定電阻置于REF和MD之間，見圖4。固定電阻的電流為0.2V/243 = 823µA。可變電阻的電流變化范圍為：1.6V (MD額定電壓)/50K (DS1859最大值) = 32µA至1.6V (MD額定電壓)/1K (DS1859最小值) = 1600µA。光電二極管的電流等于固定電阻的電流減去可變電阻的電流。這一方法在高電流時提供了較高的分辨率。但電流值強烈依賴于MD的電壓變化。注意光電二極管電流在可變電阻值較低時可能出現(xiàn)負值。圖5為當(dāng)MD和REF值在±5V范圍內(nèi)變化時光電二極管電流的變化。
圖4. 方案#2的原理圖
圖5. 方案#2中MD和REF值在±0.5V范圍內(nèi)變化時的仿真結(jié)果(X軸為以歐姆表示的DS1859電阻值)
圖6. 對方案#2的總結(jié)
