DS1859数控电阻与MAX3735激光驱动器接口

本文介绍DS1859数字控制电阻与MAX3735激光驱动器接口的三种选择。其中包括一种使用运算放大器的新技术，可提供线性传递函数。它可以针对任意电流范围进行调整。在最小电阻下，它甚至可以产生比DS1859电位器中流动的电流更大的电流。这些技术也可以应用于其他部件。

介绍

设计人员有多种选择，可将DS1859数控电阻连接至MAX3735激光驱动器。最简单的选择是将DS1859的可变电阻直接连接到MAX3735的MODSET和APCSET引脚。这将称为选项 1（图 5）。这种方法的优点是不需要额外的部件。缺点是非线性，在高电流下分辨率低。

此接口的另一个选项是使用电阻分压器重新调整电流控制范围。我们将此称为选项 2（图 6）。较小的范围将提供比选项1更好的分辨率，但仍然受到非线性的影响。

第三种选择是使用运算放大器对电流与电位计值传递函数进行线性化。这是选项 3（图 7）。除了提供更好的分辨率外，这第三种技术还可以针对任意电流范围进行缩放。在最小电阻下，它甚至可以产生比DS1859电位器中流动的电流更大的电流。选项3的唯一限制是运算放大器的电流驱动能力。选项 3 是一种新技术，将在此处详细描述，以及所有必需的设计信息。

本文中的示例基于参考设计：“HFRD-04.0：2.7Gbps、1310nm 小型可插拔 （SFP） 收发器。这些技术还可以应用于DS1859和MAX3735以外的许多其他器件。

所有这三种技术都是在PSPICE上模拟的（图1/2/3/4）。本文包含原理图、仿真结果和摘要。

PSPICE仿真结果

图1.PSPICE结果：调制电流与电位计值的关系。

图2.摘要：调制电流与电位计值的关系。

图3.PSPICE结果：光电二极管电流与电位计值的关系。

图4.摘要：光电二极管电流与电位计值的关系。

图5.选项 1 原理图。

MAX3735（图5）使用电流镜产生调制和APC设定值。一个 1.2V 带隙基准设定 MODSET 和 APCSET 节点上的电压。这些节点的接地电阻决定了镜像电流。将MODSET电流乘以反射镜增益270，得到最终调制电流值。APC控制回路将伺服激光功率，直到监控光电二极管电流等于APCSET定义的电流。监控光电二极管电流是APCSET值的3735/1。（MAX<>数据资料显示APCSET增益为<>有误。

选项1 最简单的接口方案
将DS1859直接连接到MODSET和APCSET。这给出了与电阻倒数成比例的电流。这种非线性反函数意味着您在高电流下具有非常低的分辨率，在低电流下具有非常高的分辨率。另一个问题是，在DS60范围的前10%范围内，调制电流高于推荐的1859mA最大值。由于这些高电流值可能会在编程或测试过程中意外选择，因此您需要确保它们不会损坏任何组件或造成人眼安全隐患。

如果您可以解决所有这些限制，这将是您成本最低的选择。

图6.选项 2 原理图，分频器。

选项 2
在此选项中，在 MODSET 和 APCSET 引脚上增加了电阻分压器（图 6）。流过该分压器的总电流确定最小电流值。上部电阻（R1和R5）的值确定最大电流值。正确选择这些值可以限制电流范围，并在感兴趣的范围内提供更高的分辨率。这些电阻的影响相互依赖，并且与可变电阻的值相互依赖。有关此选项设计技术的更多信息，请参见 HFAN-02.3.3 “使用线性数字电位计优化激光驱动器电流设置的分辨率”。

图7.选项 3 原理图，运算放大器电路。

选项 3
在选项 1 和 2 中，通过电位计的电流与 1/R 成正比。这种反函数是非线性问题的原因。如果将电位计置于运算放大器的反馈环路中，则增益是电位计值的线性函数。如果该运算放大器通过该线性增益放大基准电压，则运算放大器的输出电压也是电位计值的线性函数。然后，该电压可用于产生与电位计值呈线性函数的电流。一旦电流是R的线性函数，所有的1/R非线性问题都会消失。

电路的工作原理（图7）可以理解如下。（参考名称适用于 MODSET 示例。R1和R2在运算放大器U3的同相输入端产生基准电压（本例中为0.2V）。通过该分压器的电流也会影响MODSET电流，因此必须在我们的设计公式中考虑这一点。基准电压乘以运算放大器增益1+Rds1859/R3。流过R4的电流由MODSET（1.2V）处的电压减去运算放大器输出端的电压除以R4的值决定。

选项 3 设计 以下各节包含设计
MODSET 和 APCSET 运算放大器电路所需的所有公式。在使用这些方程之前，必须做出以下工程决策。

运算放大器选择
运算放大器必须具有良好的直流性能，并且体积小且价格低廉。采用SC4245封装的MAX70单通道运算放大器和采用SOT4246封装的MAX23双通道运算放大器满足这些要求。它们具有 1.5mV （最大值） 输入失调电压、6nA （最大值） 输入失调电流和 50nA （最大值） 偏置电流。

运算放大器同相输入
端的电压 该电压必须足够大，以尽量减少运算放大器失调电压的影响。上述电路的PSPICE最坏情况分析表明，高于100mV的值将令人满意。本例选择200mV。

最大和最小电流范围
您需要确定 MODSET 和 APCSET 所需的电流范围。这些应该足够大，以涵盖所有组件的初始公差、温度和老化的影响。本例中的值选择与HFRD-04.0参考设计中的值相似。

分压器顶部电阻值
分压器顶部电阻R1和R5需要足够高，以使分压器电流小于MODSET或APCSET的最小期望电流值。本例中选择的49.4K值提供20μA电流，远低于所需的最小电流值。

做出上述决定后，将结果插入以下公式中，得到剩余的电阻值。方程给出的值可能与标准值不对应，因此请选择接近的值。返回并使用实际电阻值重新计算、仿真或构建电路，以确保它为您提供所需的电流范围。与所有电子电路一样，这些设计在投入生产之前应进行全面测试。

审核编辑：郭婷