单端差分驱动比较 LVDS CML LVPECL

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1、应用笔记:HFAN-2.5.0Rev.5;10/08激光二极管的单端和差分驱动比较FunctionalDiagramsPinConfigurationsappearatendofdatasheet.FunctionalDiagramscontinuedatendofdatasheet.UCSPisatrademarkofMaximIntegratedProducts,Inc.AVAILABLE激光二极管的单端和差分驱动比较1引言VCC为了优化光发送器设计，应该选择合适的接口电路连接驱动器和激光二极管。一般而言，激光二LaserDriverCP2极管单端驱动比较简单，需

2、要较少的元件和电路OUT-RD板面积。缺点是边沿速度较慢，收发器电源上具OUT+C有较大噪声，这些缺点最终会影响接收灵敏度。P1实际应用表明，采用差分驱动的光发送器能够克BIASR服单端驱动的不足。本应用笔记阐述了差分驱动F比单端驱动能够提供更快边沿速率的原因。CF2单端驱动和差分驱动的电路配置图1.激光二极管的单端驱动方式对于单端驱动，激光调制电流加在激光器阳极(共阴极激光器)或激光器阴极(共阳极激光器)。VCC图1是驱动共阳极激光器的简单原理图，调制电流通过阻尼电阻(RD)加在激光器阴极。激光器阳LaserDriverC极直接连接至电源，驱动器偏置输出经过铁氧体P

3、2磁珠隔离后为激光器提供偏置。对于平衡的直流OUT-和交流负载，通过铁氧体磁珠和电阻构成的并联COUT+RDP1网络将驱动电路互补输出上拉至VCC，该电阻匹配于激光器负载和阻尼电阻的等效阻抗。RC并BIAS联网络(RF和CF)提供高频衰减。驱动器输出电容CP(CP1和CP2)表示输出晶体管等效电容、封装和电路板寄生电容的等效值。图2.激光二极管的差分驱动方式图2所示是差分驱动的例子。激光器阴极通过一个阻尼电阻(RD)交流耦合至驱动电路输出。驱动器输出通过铁氧体磁珠上拉至VCC，为输出晶体管提供直流偏置。驱动电路互补输出和激光二极管阳极公共端通过一个铁氧体磁珠连接至VC

4、C，铁氧体磁珠提供VCC的高频隔离。激光器偏置方式与单端驱动相似。采用相同的激光二极管和驱动电流，与单端驱动相比，差分驱动的2.5Gbps光发送器在边沿速率上加快了20ps[1]。应用笔记HFAN-02.5.0(Rev.5;10/08)MaximIntegratedPage2of53单端驱动的充、放电VCC图3是对图1单端驱动电路的改进。为简单起见，在下面讨论中忽略RF和CF补偿网络。激光器导通期间，输出晶体管T1通过阻尼电阻RD为激CP2CP1光器调制提供吸电流，对寄生电容CP1充电，CP1充电完成后才能对激光器提供调制电流。因此，对该电容充电的瞬态电流是导致上升沿

5、速率下降的直接原因。激光器关闭时，T1停止吸收电流，寄生电容CP1A通过由激光二极管和阻尼电阻构成的串联网络放RD电。这一瞬态电流减慢了激光器的关断过程，导T2T1致光输出有一个缓慢拖尾。充放电周期时间常数τSE大约为：ModulationBiasτ≈(R+R)⋅CSEDLP其中RL是激光器等效电阻。本分析中忽略了激光器的串联电感。串联电阻RD用于抑制激光器、寄生电感导致的激VCC光器上冲和振铃。因此，降低驱动器输出端的等效电容是获得快速光输出边沿的关键。图4是阶跃响应的仿真结果，激光二极管建模为5Ω电阻CC与1pF电容并联，阻尼电阻R选择为10Ω。本测P2P1D试中

6、使用的晶体管(T1和T2)边沿速率(20%-80%)大约为25ps。激光二极管输出边沿仿真结果列在表1中，下降沿要比上升沿缓慢。表1.单端驱动的边沿速度(单位为ps)和输出电容ARDCP(CP1&CP2)1pF2pF3pFT2T1tr/tf(20%-80%)41/4653/5971/78ModulationBiastr/tf(10%-90%)60/7283/97118/125图3.单端驱动电路的充电(上图)和放电(下图)环路(点线表示电容充电或放电时的瞬变电流)应用笔记HFAN-02.5.0(Rev.5;10/08)MaximIntegratedPage3of50.0

7、550.0530.0500.0480.0450.0430.0400.0380.0351pF0.0332pF0.0303pF0.0280.0250.0230.0200100200300400500600700800Time(ps)图4.单端驱动的阶跃响应仿真单端驱动的另一个缺点是在VCC上会产生较大的瞬变电流。必须很好的设计收发器布板和电源去耦电路，否则，接收器将受到电源噪声的影响，最终影响光接收灵敏度。4差分驱动充、放电图5所示为激光二极管差分驱动电路。激光器导通时，输出晶体管T1吸收电流，对T1集电极的寄生电容CP1充电，通过阻尼电阻RD和交流去耦