光模块APC及ERC原理

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1、了解一款产品，重点在于每个IC的具体原理及功效，以及外围电路的匹配。我司SFP产品所用芯片，主要有三类：激光器驱动、探测器限放、IIC通讯。其他IC还有稳压芯片、升压芯片、比较器，以及单片机MCU等等。三大类芯片，也许会有各自的不同型号，但其原理都大同小异。所以我们就以MAX3738为例，了解一下产品的工作原理。下图为MAX3738内部及其外部电路的原理框图：可以看到，该芯片的主要功能，就是APC和ERC功能，以及信号的调制。APC功能APC功能较为简单。器件的背光探测器将所检测到的光信号强度，转

2、换为响应电流（也就是背光电流）并输送给芯片。而芯片内部则是做一个背光电流的镜像，通过这个镜像电路电流的变化，来控制给激光器的偏置电流，从而保证背光电流的稳定。而背光电流的稳定，在器件自身稳定的情况下，也就保证了输出光功率的稳定。在此，提一下器件的TE测试。器件的TE测试，就是在恒定背光电流的前提下，去看前光功率的变化。而在此状态下的前光功率变化，因素可能有以下几个方面：A、光路耦合效率的高低温变化B、LD自身的前光与后光功率比例变化C、PD监测效率变化D、PD响应电流的效率变化E、…TE性能差的器

3、件，根据不同的原因，也会有可能影响到模块消光比。比方说使用了芯片K系数补偿的模块，在背光变化的情况下，芯片的APC功能则会改变Ibias，从而K系数补偿的调制电流也同样发生了变化，导致消光比的变化；即使没有K系数不错的模块，也会因为眼图的整体上移（或下移）而导致功率和消光比变化。参考芯片资料，我们可以得到以下APC相关的推算公式：Pavg=SE×(Ibias−Ith)（交流耦合）1Pavg=SE×(Ibias+×Imod−Ith)（直流耦合）2Pavg=ρmon（背光监控效率）Im1×VrefIm

4、=2Rapc以上，是可以从芯片资料上直接得到的计算公式。通过这些公式，我们可以整理出如下公式：1×ρmon×VrefPavg=2Rapc从这个公式，我们可以得到Rapc和Pavg之间的关系。ρmon由器件性能确定，在环境及器件自身稳定状态下，可视为常量；Vref由驱动芯片决定，一般取值1.2V左右。由此可知，Rapc和Pavg之间，是一个反比关系。这样一来，我们可以不用知道ρmon和Vref具体是多少，由初始状态的Rapc和Pavg，便可推算出我们所需的Pavg应匹配多少电阻值。例如，初始功率为0

5、.2mW，初始电阻为1K。我们所需的光功率为0.5wW，那么我们所需的功率匹配的Rapc=1K×0.2mW/0.5mW=0.4K。该公式的准确性，取决于两方面：1.器件前光功率与背光电流的比值关系ρmon2.芯片对输入的Im进行的镜像控制的准确性及参考电压Vref稳定性。我们主要来分析一下第二条。MAX3738的DS中，给出了如下曲线关系：该曲线，是MAXIM公司实测曲线。而我们可以通过以上的公式，模拟出一条曲线，与该曲线做一下对比，便可知我们上面公司的准确性程度（不考虑ρmon影响的前提下）。1

6、×Vref采用公式：Im=2Vref分别取值1.1V和1.2V。（DS给出的Vref范围为Rapc1.14V~1.39V）Vref=1.1VVref=1.2V可以看到，当Rapc阻值较小时，参考电压1.1V较为准确；当Rapc阻值较大时，参考电压1.2V较准确。也就是可以认为，MAXIM实测的这组曲线数据中，参考电压随着电阻的功率增加，由约1.1V上升到了约1.2V。该现象是可以理解的。在很多情况下，我们可以看到，一些稳压芯片，在随着输出功率的增加，输出电压会在一定幅度上有所降低。为什么会出现这样

7、的现象呢？其实，芯片内部提供的参考电压，可以看作是一个恒压源。理想的恒压源是没有内阻的。但是实际上的恒压源，等效于一个内阻与外部电路的串联。好的恒压源内阻越小越好，他决定了外部阻抗不同的情况下，输出电压的稳定性。我们可以理解为如下的一个简单模型：VrefRinRoutVref0恒压源等效电路如图，将恒压源作为一个理想电源Vref0，而将其内阻、线路阻抗作为Rin，外部电路的阻抗视为Rout（也就是我们之前的Rapc）。那么，实际的输出电压，也就是Rout两端电压，则应为：RoutVref=Vref

8、0×Rin+Rout我们可以假设Vref0=1.3V；Rin=120R，然后再次进行曲线模拟分析，如下图：可以看到，模拟出的曲线，与MAXIM测试出的曲线基本重叠。在实际的运用当中，由于这样的问题所产生的计算误差是可以接受的。所以可以不考虑参考电压的变化情况，便已经可以满足我们的生产需求。ERC功能ERC主要分三部分组成：Imods初始设置、Ibias补偿（K系数补偿）、TC补偿。这三部分共同组成了Imod电流。我们也可以直接从芯片DS中得到他们之间的关系式：Imod=Imods+