采用三个放大器芯片组成的光功率自动控制电路

作者：西北核技术研究所 赵军卫 来源：《国外电子元器件》 采用三个放大器芯片组成的光功率自动控制电路 摘要：介绍一种采用美国b-b公司三个放大器ina114、opa177和opa547构成的光功率自动控制电路。该电路具有集成度高、元件少、造价适中、性能稳定的特点。并已在实际应用中取得良好效果。 关键词：仪表放大器 电压跟随器 功率自动控制 光纤通讯 ina114 ina177 opa547 在光纤通讯系统中，光发送电路主要由光源驱动器、光源（主要是半导体光源，包括led、ld等）、光功率自动控制电路（apc）、检测器、温度自动控制（atc）以及告警电路等部分组成。其组成结构如图1所示。 要使半导体激光器克服供电电源波动、器件老化等因素的影响，确保激光器输出功率稳定，就必须设计自动功率控制（apc）电路。 1 激光器的调制及背光耦合 为了方便进行自动功率控制，通常半导体激光器内部将激光器ld与背向光检测器pin集成在一起，其典型工作特性如图2所示。根据背向光检测器pin对ld的耦合特性（见图3）可设计适当的外围电路，以完成对ld的自动光功率控制。 2 三个主要器件 由于工作需要，我们选用美国b-b公司生产的三种运算放大器ina114、opa177和opa547为光发射机设计了自动功率控制（apc）电路，该电路具有集成度高、元件少、造价适中、性能稳定的特点，实际应用效果较果，现介绍如下： ina114是一种低价格、小体积的通用仪表放大器，精度较高。由于在产生中采用了激光工艺，从而使ina114具有非常低的失调电压（50μv）和温漂（0.25μv/℃）以及很高的共模抑制比（g=1000时为115db），工作电压可以以低至±2.25v，很适合于电池供电的便携式仪器或采用+5v供电的系统中，静态电流最大为3ma。采用8脚塑料或陶瓷dip封装或16脚贴面封装形式，工作温度范围为-40℃～+85℃。其8脚封装的引脚排列如图4所示。 opa177是一个精密双极性运算放大器，它个有非常低的失调电压（≤10μv）和温漂（0.1μv/℃）。由于芯片内部采用了精密的激光修整技术，因此无须外部元件调整失调电压、输入偏置电流和温漂。opa177具有非常低的静态电流（典型值为1.5ma）和噪声（≤150mvrms，1～100hz条件下），因而可极大地降低漂移和误差，从而保证芯片的精度。opa177采用8脚塑料、陶瓷dip封装或so-8贴面封装形式。其高性能、低价格的特点可满足多种精密仪器仪表的使用要求。其引脚排列如图5所示。 opa547也是一个低价格和高电压/大电流运算放大器，具有优良有小信号放大性能，用其驱动多种负载非常理想，可单电源或双电源工作，在单电源工作时，输入的共模电压范围可扩展至地。而且内部具有过温和电流过载保护，此外，用户还可根据需要进行精密的限制设计，用～150μa的控制信号即可将输出限制电流从0调整至750ma，调整器件可能是电阻、电位器或数控的具有电流或电压输出的数模转换器dac。启动/状态（e/s）管脚可提供两种功能，不仅可以禁止输出从而有效断开负载，而且还能减少静态电流以保存电源能量。检测e/s管脚还可用于确定opa547是否处于过热保护状态。封装形式为工业级7脚弯形的to-220封装和7弯脚的ddpak表面塑封，其工作温度范围为-45～+85℃。opa547的引脚排列如图6所示。 3 电路组成及工作过程 apc光功率自动控制电路的工作原理如图7所示。整个apc电路主要由三个集成块构成，光电二极管pin用于检测半导体激光器背向输出的光功率，并转换为光电流通过电阻r1变为电压信号加在ina114的反向输入端。电阻r2和r4构成参考电平，接于比较放大器ina114的正向输入端。ina114对正向和反向输入端的电压差值进行放大，电阻rg用于调节放大倍数g，其关系可用下式表示： g=1+(50kω/rg) v2=v1=g(v+-v-)+v3 用opa177和opa547为核心构成恒流源，以实现对半导体激光器的恒流驱动，rf为限流