采用三個(gè)放大器芯片組成的光功率自動(dòng)控制電路

作者：西北核技術(shù)研究所 趙軍衛(wèi) 來源：《國(guó)外電子元器件》 采用三個(gè)放大器芯片組成的光功率自動(dòng)控制電路 摘要：介紹一種采用美國(guó)b-b公司三個(gè)放大器ina114、opa177和opa547構(gòu)成的光功率自動(dòng)控制電路。該電路具有集成度高、元件少、造價(jià)適中、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。并已在實(shí)際應(yīng)用中取得良好效果。 關(guān)鍵詞：儀表放大器 電壓跟隨器 功率自動(dòng)控制 光纖通訊 ina114 ina177 opa547 在光纖通訊系統(tǒng)中，光發(fā)送電路主要由光源驅(qū)動(dòng)器、光源（主要是半導(dǎo)體光源，包括led、ld等）、光功率自動(dòng)控制電路（apc）、檢測(cè)器、溫度自動(dòng)控制（atc）以及告警電路等部分組成。其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。 要使半導(dǎo)體激光器克服供電電源波動(dòng)、器件老化等因素的影響，確保激光器輸出功率穩(wěn)定，就必須設(shè)計(jì)自動(dòng)功率控制（apc）電路。 1 激光器的調(diào)制及背光耦合 為了方便進(jìn)行自動(dòng)功率控制，通常半導(dǎo)體激光器內(nèi)部將激光器ld與背向光檢測(cè)器pin集成在一起，其典型工作特性如圖2所示。根據(jù)背向光檢測(cè)器pin對(duì)ld的耦合特性（見圖3）可設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)耐鈬娐?，以完成?duì)ld的自動(dòng)光功率控制。 2 三個(gè)主要器件 由于工作需要，我們選用美國(guó)b-b公司生產(chǎn)的三種運(yùn)算放大器ina114、opa177和opa547為光發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)了自動(dòng)功率控制（apc）電路，該電路具有集成度高、元件少、造價(jià)適中、性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用效果較果，現(xiàn)介紹如下： ina114是一種低價(jià)格、小體積的通用儀表放大器，精度較高。由于在產(chǎn)生中采用了激光工藝，從而使ina114具有非常低的失調(diào)電壓（50μv）和溫漂（0.25μv/℃）以及很高的共模抑制比（g=1000時(shí)為115db），工作電壓可以以低至±2.25v，很適合于電池供電的便攜式儀器或采用+5v供電的系統(tǒng)中，靜態(tài)電流最大為3ma。采用8腳塑料或陶瓷dip封裝或16腳貼面封裝形式，工作溫度范圍為-40℃～+85℃。其8腳封裝的引腳排列如圖4所示。 opa177是一個(gè)精密雙極性運(yùn)算放大器，它個(gè)有非常低的失調(diào)電壓（≤10μv）和溫漂（0.1μv/℃）。由于芯片內(nèi)部采用了精密的激光修整技術(shù)，因此無須外部元件調(diào)整失調(diào)電壓、輸入偏置電流和溫漂。opa177具有非常低的靜態(tài)電流（典型值為1.5ma）和噪聲（≤150mvrms，1～100hz條件下），因而可極大地降低漂移和誤差，從而保證芯片的精度。opa177采用8腳塑料、陶瓷dip封裝或so-8貼面封裝形式。其高性能、低價(jià)格的特點(diǎn)可滿足多種精密儀器儀表的使用要求。其引腳排列如圖5所示。 opa547也是一個(gè)低價(jià)格和高電壓/大電流運(yùn)算放大器，具有優(yōu)良有小信號(hào)放大性能，用其驅(qū)動(dòng)多種負(fù)載非常理想，可單電源或雙電源工作，在單電源工作時(shí)，輸入的共模電壓范圍可擴(kuò)展至地。而且內(nèi)部具有過溫和電流過載保護(hù)，此外，用戶還可根據(jù)需要進(jìn)行精密的限制設(shè)計(jì)，用～150μa的控制信號(hào)即可將輸出限制電流從0調(diào)整至750ma，調(diào)整器件可能是電阻、電位器或數(shù)控的具有電流或電壓輸出的數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac。啟動(dòng)/狀態(tài)（e/s）管腳可提供兩種功能，不僅可以禁止輸出從而有效斷開負(fù)載，而且還能減少靜態(tài)電流以保存電源能量。檢測(cè)e/s管腳還可用于確定opa547是否處于過熱保護(hù)狀態(tài)。封裝形式為工業(yè)級(jí)7腳彎形的to-220封裝和7彎腳的ddpak表面塑封，其工作溫度范圍為-45～+85℃。opa547的引腳排列如圖6所示。 3 電路組成及工作過程 apc光功率自動(dòng)控制電路的工作原理如圖7所示。整個(gè)apc電路主要由三個(gè)集成塊構(gòu)成，光電二極管pin用于檢測(cè)半導(dǎo)體激光器背向輸出的光功率，并轉(zhuǎn)換為光電流通過電阻r1變?yōu)殡妷盒盘?hào)加在ina114的反向輸入端。電阻r2和r4構(gòu)成參考電平，接于比較放大器ina114的正向輸入端。ina114對(duì)正向和反向輸入端的電壓差值進(jìn)行放大，電阻rg用于調(diào)節(jié)放大倍數(shù)g，其關(guān)系可用下式表示： g=1+(50kω/rg) v2=v1=g(v+-v-)+v3 用opa177和opa547為核心構(gòu)成恒流源，以實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體激光器的恒流驅(qū)動(dòng)，rf為限流