光學激光模塊需要補償APD（雪崩光電二極管）的非線性響應。本應用筆記討論了Maxim的光學控制器如何設計以補償這種行為。DS1875 SFP控制器作為本文的示例器件。

APD 特性

光模塊使用基于APD（雪崩光電二極管）的光接收器，用于高靈敏度應用。

從APD收到的反饋是非線性的（平均接收功率）。這種非線性使得難以實現對激光模塊的良好控制。典型APD非線性的特點如圖1所示。

圖1.典型的APD性能顯示非線性響應。

為了正常工作，有必要補償這種非線性行為。這種補償允許線性反饋到SFP控制器模塊，并提高系統的穩定性。然后，補償響應將如圖2所示。

圖2.這是指示預期典型響應的平均曲線。補償生產過程中響應的微小變化是不可行的。

使用 RSSI 校正非線性

Maxim的光控制器（如DS1875）可以補償APD的非線性行為。

DS1875的一個輸入通道（MON3）有兩個范圍（精細和粗略），每個范圍都有獨立的刻度和失調，用于校正接收功率的非線性。該校正是通過非線性APD二極管響應的分段線性近似來完成的。

除了提供兩個獨立的量程外，DS1875還允許在精細量程內右移ADC結果。通過右移，即使輸入信號沒有覆蓋整個輸入范圍，也可以獲得更高的分辨率。

滯后的重要性

DS1875根據給定交越點的輸入信號幅度自動在兩個量程之間切換。滯后在分頻點提供，當從粗范圍到細范圍時，遲滯會發生變化。這可確保設備不會在范圍之間切換并導致不穩定。

根據為精細范圍編程的正確換檔，分頻點會有所不同。表 1 詳細說明了在右移的各種設置下交叉點如何變化。請注意 DEC 列中將值更改為“滯后”列。

校準DS1875

DS1875的MON3輸入的兩個量程必須校準，以便正確接近所需的APD響應。使用以下過程，為兩個不同的范圍標識比例和偏移值。

確保對精細和粗略范圍進行編程，以便每個范圍的有效響應是線性的。工廠編程值的設置使響應是線性的，在3的精細范圍內右移。

在 MON3P 上強制兩個輸入（“a”dB 和“b”dB）。使用工廠校準，測量數字MON3值。兩個輸入已經配置，以便粗略范圍使用“a”dB，精細范圍使用“b”dB。可以選擇任意兩個點，一個在精細范圍內，另一個在粗略范圍內。根據識別的誤差，必須重新評估這些測量值，以獲得最佳分段線性近似值。

在步驟2中獲得的值將與補償APD非線性響應所需的值不同。精細和粗刻度和偏移值都必須進行校準，以便它們與所需值正確匹配。

這兩個測量值被視為“x”值。兩個點的所需輸出被視為“y”值。

計算精細ADC范圍的比例和失調。此計算將使用兩個點。第一個點是在第一次計算（步驟 2）中測量的 b dB 輸入的 x 值和 y 值 （x1， y1）。另一個是 （0， 0） 點 （x2， y2）。0， 0 點是一個假設，它允許我們僅用兩個數據點來修剪刻度和偏移量。如果 （0， 0） 不適合所需的響應，則用戶可能希望使用另一個數據點。

對于所需的響應，請找到所需的最接近的右移位。將所需輸出（b dB點的y值）與表1中的DEC值進行比較。最接近所需響應的 DEC 值應用作 x 值。相應的所需 （y） 值應使用上面的m_fine和c_fine值計算。這一點是（x2，y2）。

使用 （x2， y2） 交叉值作為數據點，使用 b db 點 （x3， y3） 的值，使用以下方法計算粗略 ADC 范圍的比例和失調：

將失調（c_fine和c_coarse）加載到DS1875的相應寄存器中。請注意，如果偏移值為負，則2的補碼值將編程到寄存器中。

現在必須單獨調整精細和粗標度值，以讀取兩個輸入（a dB 和 b dB）的所需值。

可以根據修改后的響應（使用新的標度和失調值）和所需的響應生成誤差曲線（圖3）。誤差曲線可以根據兩個點（a和b）的位置改變。第一個波瓣表示精細范圍內的誤差;第二個波瓣表示粗略范圍內的誤差。更改點將允許操縱誤差大小以滿足最終用戶的需求。

結果

新的精細值和粗值可用于查看設備是否近似于所需的響應。圖 3 顯示了圖 2 中響應的結果。

圖3.該誤差曲線顯示了使用新的標度和偏移值以及所需響應的修改響應。

所需響應和計算響應之間的誤差如圖4所示。

圖4.計算所需響應后出錯。

審核編輯：郭婷