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光發(fā)射機(jī)
閱讀�23718�(shí)間:2010-09-06 13:56:52

  ��(fā)射機(jī)的作用是將從�(fù)用設(shè)備送來的HDB3信碼變換成NRZ�;接著將NRZ碼編為適合在光纜線路上傳�?shù)拇a型;在�(jìn)行電/光轉(zhuǎn)�,將電信�(hào)�(zhuǎn)換成光信�(hào)�耦合�(jìn)光纖

�(gòu)�

  光發(fā)射機(jī)由輸入接�、光�、驅(qū)�(dòng)電路、監(jiān)控電路、控制電路等�(gòu)�,其核心是光源及�(qū)�(dòng)電路。在�(shù)字通信�,輸入電路將輸入的信�(hào)(如PCM脈沖)�(jìn)行整�,變換成適于線路傳送的碼型后通過�(qū)�(dòng)電路光源,或者送到光調(diào)制器�(diào)制光源輸出的連續(xù)光波。為了穩(wěn)定輸出的平均光功率和工作溫度,通常要設(shè)置一�(gè)自動(dòng)的溫度控制及功率控制電路�

光源�(diào)�

  我們都知道,信息的處理都是在電的領(lǐng)域內(nèi)完成的,在光纖通信�,我們必須把電信�(hào)�(zhuǎn)變成光信�(hào),這樣才能在光纖上傳播。在光纖通信系統(tǒng)中,信息由LED或LD�(fā)出的光波所攜帶,光波就是載�,把信息加載到光波上的過程就是調(diào)制。光�(diào)制器就是�(shí)�(xiàn)從電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換的器件�

  �(diào)制方式通常分為兩大�,即模擬�(diào)制和�(shù)字調(diào)��

  模擬�(diào)制又有兩�,一類是用模擬基帶信�(hào)直接�(duì)光源�(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制(D-IM�;另一采用連續(xù)或脈沖的射頻(RF)波作為副載�,模擬基帶信�(hào)先對(duì)它的幅度、頻率或相位等�(jìn)行調(diào)制,再用該受�(diào)制的副載波去�(qiáng)度調(diào)制光�。模擬調(diào)制的�(yōu)�(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)�,占有帶寬較窄,但它的抗干擾性能�,中繼時(shí)噪聲累積�

  �(shù)字調(diào)制是光纖通信的主要調(diào)制方式,將模擬信�(hào)抽樣量化�,以二�(jìn)制數(shù)字信�(hào)�1”或�0”對(duì)光載波�(jìn)行通斷�(diào)制,并�(jìn)行脈沖編碼(PCM�。數(shù)字調(diào)制的�(yōu)�(diǎn)是抗干擾能力�(qiáng),中繼時(shí)噪聲及色散的影響不積�,因此可�(shí)�(xiàn)�(zhǎng)距離傳輸,它的缺�(diǎn)是需要較寬的頻帶,設(shè)備也�(fù)��

  按調(diào)制方式與光源的關(guān)系來分,有直接調(diào)制和外調(diào)制兩�。前者指直接用電�(diào)制信�(hào)來控制半�(dǎo)體光源的振蕩參數(shù)(光�(qiáng)、頻率等),得到光頻的調(diào)幅波或調(diào)頻波,這種�(diào)制又稱內(nèi)�(diào)制;后者是讓光源輸出的幅度與頻率等恒定的光載波通過光調(diào)制器,光信號(hào)通過�(diào)制器�(shí)�(xiàn)�(duì)光載波的幅度、頻率及相位等�(jìn)行調(diào)制,光源直接�(diào)制的�(yōu)�(diǎn)是簡(jiǎn)�,但�(diào)制速率受到載流子壽命及高速率下的性能退化的限制(如頻率啁啾等)。外�(diào)制方式需要調(diào)制器,結(jié)�(gòu)�(fù)雜,但可獲得�(yōu)良的�(diào)制性能,尤其適合于高速率下運(yùn)用�

  按被�(diào)制光波的參數(shù)分:�(qiáng)度調(diào)�、相位調(diào)制、偏振調(diào)制等�

  目前光纖通信中應(yīng)用最多的是光源的基帶直接�(qiáng)度調(diào)制、副載波�(qiáng)度調(diào)制及�(shù)字調(diào)�,高速率�(shí)采用外調(diào)��

原理與故障分�

  模擬光發(fā)射機(jī)按光波長(zhǎng)分為兩大類: 1310nm 光發(fā)� 1550nm 光發(fā)。由� 1310nm 光發(fā)是把射頻電視信號(hào)直接加在激光二極管上�(jìn)行光�(qiáng)度調(diào)制的,稱為內(nèi)�(diào)制光�(fā)� 1550nm 波長(zhǎng)光發(fā)是把射頻電信�(hào)加在外調(diào)制器上�(jìn)行光�(qiáng)度調(diào)制,所以稱為外�(diào)制光�(fā)。兩種光�(fā)射機(jī)除調(diào)制方式不同外,在電路�(jié)�(gòu)和工作原理上基本相同,以光發(fā)射模塊為核心,配上外圍電�,構(gòu)成了光發(fā)射機(jī)。下面就以直�(diào)式光�(fā)射機(jī)為例,對(duì)電路的基本原理作一�(gè)�(jiǎn)單的介紹�

  一、基本原�

  從前端輸入的 RF 電視信號(hào)�(jīng)過兩�(jí)放大、一�(jí)電調(diào)衰減器和自動(dòng)增益控制、一�(jí)�(yù)失真�(bǔ)償電路對(duì)激光器的偏流�(jìn)行控�。從末級(jí)放大器輸出端還分出一部分信號(hào),經(jīng)過峰值檢�、直流放大去控制� PIN 二極管組成的電調(diào)衰減器和自動(dòng)增益控制 (AGC) � AGC 電路受微處理器控�,其功能是保持每�(gè)頻道� RF 信號(hào)輸入電平為一�(gè)固定電平。以�(dá)到工作效果� RF 激�(lì)電平檢測(cè)信號(hào) (-20 dB) 用于�(duì)通道的高頻監(jiān)�(cè)。為了減少光�(fā)射機(jī)輸出的非線性失�,這里� RF 電視信號(hào)在�(jìn)入激光器之前,先�(jīng)過一�(gè)寬帶�(qū)�(dòng)和預(yù)失真�(bǔ)償電�。使其預(yù)先形成一�(gè)失真,來抵消激光器的失真.從而提� CTB CSO �。經(jīng)過這樣一系列的處理以后,將射頻信�(hào)加入激光器激�(lì)�,來控制半導(dǎo)體激光器的偏�,�(jìn)而控制激光器的輸出光�(qiáng)�,一般采� DFB 激光器作為光源�

  �、常見故障分析及檢修

  下面筆者就近幾年調(diào)試和維修光發(fā)射機(jī)過程中遇到的問題和解決的方法作一�(gè)�(jiǎn)單的介紹�

  1 � TV 口輸出后電視畫面�(zhì)量不佳.包括畫面噪波�(diǎn)大或有斜紋橫紋等�

  在修理過程中�(jīng)常遇到這種情況。首先要�(zhǔn)確判斷故障產(chǎn)生的部位,先將光�(fā)射機(jī)�(cè)試口� RF 信號(hào)引入 TV 口中,如果電視畫面出�(xiàn)上述所說的�(xiàn)�,可以大致判斷放大模塊有問題,但還不可以做的定論,�(jìn)一步的做法是:將射頻放大電路與光發(fā)射機(jī)其他電路隔離開來,將放大信號(hào)�(jīng)適當(dāng)?shù)乃p處理后引入電�,這時(shí)如果電視畫面依然沒有大的改觀,那么就可以判斷是放大模塊出了問�,當(dāng)然還有�(gè)前提條件,那就是放大模塊 +24V 供電必須正常�

  還有一種情況判斷起來就比較棘手,那就是激光器出了問題。因?yàn)榧す馄鞒杀菊颊麄€(gè)光發(fā)射機(jī)成本� 60 %以上,所以對(duì)這�(gè)問題的判斷一定要�(jǐn)慎和�(zhǔn)�。筆者在維修過程中一般的做法是:將激光器的射頻激�(lì)口斷開,將射頻信�(hào)直接引入電視�(jī),如果這時(shí)電視畫面沒有問題,也不能下定論就是激光器壞了,還要對(duì)激光器周圍的匹配電路做�(jìn)一步的分析和判�,主要是激光器偏流電路和恒溫電路,如果電路沒有問題.那么基本上可以斷定是激光器壞了,這種情況下光�(fā)�(jī)整機(jī)也就失去了修理的�(jià)值�

  2 .光功率下降

  這種情況在維修光�(fā)射機(jī)的過程中也經(jīng)常出�(xiàn),具體的原因無外乎兩種情況:

  (1) 激光器本身老化�

  (2) 激光器偏流電路出了問題。對(duì)于這兩種情況解決問題的方式只有一種:在保證偏流電路正常工作的情況�,適�(dāng)?shù)靥岣呒す馄髌�?�?dāng)然有�(shí)還要�(duì)激光器射頻激�(lì)口的電平作適�(dāng)?shù)卣{(diào)�,以保證光調(diào)制度在一�(gè)正常的范圍之�(nèi)�

  3 � AGC 電路失去控制.產(chǎn)生報(bào)�

  為了�(wěn)定光�(fā)射機(jī)的光�(diào)制度,現(xiàn)在的光發(fā)射機(jī)都有 AGC 控制電路,一般是從末�(jí)放大器的輸出端取出一部分信號(hào)�(jīng)過峰值檢波.直流放大去控制由 PIN 二極管組成的電調(diào)諧器.來�(shí)�(xiàn)� AGC 自動(dòng)增益控制� AGC 增益失去控制,一般有幾種情況�

  (1)PIN 電調(diào)諧二極管壞了� (2)PIN 二極管上的控制電壓沒有被加上� (3) 末級(jí)取樣電路出了問題� (4) 通往前面板的控制線斷�,或者前面板的控制開�(guān)出了問題�

  4 .電源問�

  一般情況是加不上電,或者部分供電不正常。此�(shí)分兩種情況: (1) 開關(guān)電源問題� (2) 光發(fā)射機(jī)其他線路問題。一般的處理方法是:斷開一切負(fù)�,用萬用表測(cè)量開�(guān)電源本身的供電電�,如果不正常,那就是開關(guān)電源本身有問�,還有一種情況是開關(guān)電源帶載能力不行,此�(shí)也容易造成光發(fā)射機(jī)其他故障�(xiàn)象,這要根據(jù)�(shí)際情況而定,還有就是光�(fā)射機(jī)其他電路引起的供電不正常,這里就不作過多的討論��

  5 .其他原�

  造成光發(fā)射機(jī)工作不正常的原因很多,以上就其主要原因作了一般的闡述。還有一些原因可能造成光發(fā)射機(jī)工作不正�,比如筆者有一次在修理過程�,發(fā)�(xiàn)電視畫面噪波�(diǎn)�(yán)重.開始懷疑放大模塊有問�,但后來�(fā)�(xiàn)是激光器射頻激�(lì)口的一�(gè)耦合電容出現(xiàn)了問�。換一�(gè)新的電容以后,畫面變得清晰了。所以在修理過程中,有些故障�(xiàn)象不能一概而論,必須具體問題區(qū)別對(duì)��

電路和原理簡(jiǎn)�

  由于光發(fā)射機(jī)電路相當(dāng)�(fù)�,難于在帖子里作全面詳盡介紹,因此只介紹一款最�(jiǎn)單的“普通型光發(fā)射機(jī)”的基本電路圖,并簡(jiǎn)要分析其工作原理。為了便于繪圖和分析,還將其分成若干�(gè)單元,逐一繪圖和講��

  1、光�(fā)射機(jī)激光器射頻�(qū)�(dòng)電路

  光發(fā)射機(jī)激光器射頻�(qū)�(dòng)電路見圖1.

  這是一款最�(jiǎn)單的“普通型光發(fā)射機(jī)”,其中只配置一塊功率倍增型放大模塊BGD714(或BGD704�,其增益G=20.5dB,CTB104=66.6dB,在光發(fā)射機(jī)中它的凈增益�18dB。由于它的電路原理和普通放大器基本相同,就不做詳細(xì)說明��

  �

  由于激光器的偏置電流為離散參數(shù),即使同一批次生產(chǎn)出廠的激光器,其偏置電流往往也不相同,通常分布�0�100mA之間,以50�90mA者居多。據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)推算,當(dāng)激光器的偏置電流在50�90mA�(shí),要使激光器滿載是的總調(diào)制度�(dá)到�0.25�(shí),放大器模塊凈增益為18dB�(shí),光�(fā)射機(jī)的輸入電平為80�87dB(如�1序號(hào)5欄)。因此,此類光發(fā)射機(jī)的出廠說明書上通常�(biāo)示光�(fā)射機(jī)的輸入電平為80�87(或85)dB。顯�,這并不是說每�(tái)光發(fā)射機(jī)可以任意選擇其中的某一�(gè)電平�(shù)值,而是某一�(tái)光發(fā)射機(jī)只能選擇其中的某一�(gè)�(shù)值(否則可能造成輸入電平過高而引起失�,或輸入不足而劣化載噪比、并使光接收�(jī)的輸出電平達(dá)不到額定值),此�(shí),激光器的光�(diào)制度才能�(dá)到額定�、光接收�(jī)的輸出電平也可以�(dá)到額定�。因此我們可以根�(jù)光接收機(jī)的輸出電平是否能�(dá)到額定�,來判斷光發(fā)射機(jī)選定的的輸入電平是否合適�

  顯然,更換光�(fā)射機(jī)以后,這類光發(fā)射機(jī)的輸入電平需要重新選定�

  光發(fā)射機(jī)的輸入電平選定合適后,如果再提高(或降低)輸入電�1dB,激光器的調(diào)制度�(huì)提高(或降低�,光接收�(jī)的輸出電平會(huì)相應(yīng)提高1dB,光鏈路的C/N比指�(biāo)提高(或降低�1dB,CTB指標(biāo)降低(或提高�2dB�

  �1  激光器偏置電流和激�(lì)放大器凈增益的關(guān)�

 ?。ㄗⅲ罕碇袥]有計(jì)入信�(hào)回路中可能串入的其他功能接入電路的插入損耗)

  另一種一些的“普通型光接收機(jī)�,采用雙模塊�(qū)�(dòng)放大器(如BGY787+BGD714或BGD704�,兩模塊之間�(shè)置可�(diào)衰減器,廠家根據(jù)激光器偏置電流的不同數(shù)值調(diào)節(jié)衰減�、并固定�,以改變雙模塊放大器的凈增益(圖2),使任何一�(tái)光發(fā)射機(jī)的輸入電平都�(shè)定在75dB(見�1序號(hào)3欄)。顯�,對(duì)于這種光發(fā)射機(jī),提高(或降低)輸入電平1dB,激光器的調(diào)制度�(huì)提高(或降低�,光接收�(jī)的輸出電平會(huì)相應(yīng)提高1dB,光鏈路的C/N比指�(biāo)提高(或降低�1dB,CTB指標(biāo)降低(或提高�2dB�

  早年,由于系�(tǒng)的頻道數(shù)較少,這種光發(fā)射機(jī)的出廠說明書可能還會(huì)提供非滿載時(shí)光發(fā)射機(jī)輸入電平的計(jì)算公式:

  So=75+10lg(N�/N�(shí)際)

  �(xiàn)在系�(tǒng)的頻道數(shù)通常都接近或�(dá)到滿載狀�(tài),這�(gè)算式已經(jīng)用不上了�

  �

  更的光發(fā)射機(jī)是采用雙模塊放大器的“AGC型光�(fā)射機(jī)”和“調(diào)制度恒定型光�(fā)射機(jī)”。這兩類光�(fā)射機(jī)在兩只放大模塊中間設(shè)置了“電控衰減器�,使光發(fā)射機(jī)的性能�(dá)到很高的水平�

  “AGC型光�(fā)射機(jī)”的輸入電平為一�(gè)較大范圍的數(shù)�,比�75�82dB,任何一�(tái)光發(fā)射機(jī)輸入這�(gè)范圍的電平�,激光器的“單頻道�(diào)制度”都相同,光接收�(jī)的輸出電平也相同。在這�(gè)范圍�(nèi)改變光發(fā)射機(jī)�(shí)際輸入電平時(shí),光接收�(jī)的輸出電平不�、光鏈路的質(zhì)量指�(biāo)不變。更換光�(fā)射機(jī)以后,光�(fā)射機(jī)的輸入電平不需要重新選�。這類光發(fā)射機(jī)在非滿載條件�,光鏈路的失真指�(biāo)�(huì)提高一�,頻道數(shù)量改變以后光接收�(jī)的輸出電平不�、C/N指標(biāo)不變,但失真指標(biāo)�(huì)隨著頻道�(shù)的增加而降�。原理方框圖如圖3.

  �

  “光�(diào)制度恒定型光�(fā)射機(jī)”除了具備“AGC型光�(fā)射機(jī)”的一些基本功能外,還具備“光總調(diào)制度自動(dòng)恒定”的功能,就是說在頻道數(shù)小于滿載值時(shí),光總調(diào)制度仍然�(dá)到滿載時(shí)的�,這是通過提高單頻道光�(diào)制度來實(shí)�(xiàn)的。顯然在非滿載條件下,光接收�(jī)的輸出電平會(huì)提高一些(頻道�(shù)愈少、提高量愈多),光鏈路的C/N指標(biāo)�(huì)提高一�,而失真指�(biāo)不變,恒定為系統(tǒng)滿載�(shí)的數(shù)值。原理方框圖如圖4.

  �

  光發(fā)射機(jī)中通常都設(shè)置“預(yù)失真電路�,常用的方法是先從放大模塊A1輸出的信�(hào)中分出一部分信號(hào),用于制造二次和三次失真信號(hào),然后經(jīng)過“幅度調(diào)節(jié)�、“頻響平坦度�(diào)節(jié)”和“相位轉(zhuǎn)變調(diào)節(jié)�,使之成為和激光器�(chǎn)生的二次失真、三次失真相位相反的的信�(hào),混入經(jīng)過延�(shí)處理的放大模塊A1輸出的信�(hào)之中,再放大后去�(qū)�(dòng)激光器,用以“中和抵消”激光器�(chǎn)生的二次和三次失真產(chǎn)�,提高光鏈路的失真指�(biāo)。這一切必須由微處理器去控�。圖1中沒有設(shè)置這種“預(yù)失真電路”電��

  �

  由于廠家通常將以上這些自動(dòng)控制電路做成專門的電路芯片,我們難以了解其�(nèi)部的電路�(jié)�(gòu),只能畫出方框圖來作大概的說明。實(shí)際上�(duì)使用者來說也沒有必要去了��

  2、激光器恒溫控制電路

  由于激光器的溫度變化以后會(huì)引起“閾值電流”和“偏置電流”變�,使激光器的光電轉(zhuǎn)換效�、輸出功率、工作點(diǎn)、和激光器�(fā)射波�(zhǎng)的峰值位置發(fā)生變化,同時(shí)引起失真指標(biāo)劣化。因此激光器中必須設(shè)置恒溫控制電�,將激光器的結(jié)溫控制在25±5°C甚至25±1°C范圍�(nèi)。激光器恒溫控制電路見圖6�

  �

  在激光器管殼�(nèi)部設(shè)置“半�(dǎo)體微型制冷器TEC”,1��14腳是它的兩條引線,當(dāng)電流�14腳通向1腳時(shí)(實(shí)線電流箭頭所示),它就制�,降低激光器的溫�;當(dāng)電流�1腳通向14腳時(shí)(虛線電流箭頭所示),它就致�,提高激光器的溫�。在適當(dāng)控制電路的控制下,就可恒定激光器的溫度在�(shè)定的范圍��

  在激光器管殼�(nèi)還封裝了溫度檢測(cè)元件“負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻Rt”,�(dāng)溫度升高�(shí)�的電阻值減��10腳和11腳是它的兩條引線,它和電阻R1、R2、R3組成電橋電路,將溫度變化引起熱敏電阻的阻值變化轉(zhuǎn)變成電信�(hào)U1傳輸?shù)健斑\(yùn)算放大器IC1-1”(�7��

  �(yùn)算放大器LM324�(nèi)部有4�(gè)�(dú)立的�(yùn)算放大器,公用電�。每�(gè)�(yùn)算放大器有一�(gè)輸出端和兩�(gè)不同性質(zhì)的輸入端:標(biāo)示�+”號(hào)的是“同相輸入端�,它和輸出信�(hào)“同相位�,簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是說輸入電壓增加�(shí),輸出電壓也增加;標(biāo)示�-”號(hào)的是“反相輸入端�,它和輸出信�(hào)“反相位�,簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是說輸入電壓增加�(shí),輸出電壓反而降��

  �

  R3和R1組成分壓電路,其輸出電壓送到�(yùn)算放大器IC1-1的同相輸入端,由于R3和R1阻值固�,其輸送到�(yùn)算放大器IC1-1的同相輸入端的電壓是固定不變的,因此�(yùn)算放大器IC1-1的輸出電壓只受反相輸入端電壓控制,成為“反相放大器�。當(dāng)激光器溫度升高、熱敏電阻Rt阻值減少時(shí),由R2和Rt組成的分壓電路輸出電壓U1降低,即�(yùn)算放大器IC1-1的反相輸入端輸入電壓降低,它的輸出電壓U2升高;使�(yùn)算放大器IC1-2(同相放大器)的同相輸入端輸入電壓升高、輸出電壓U3升高;二極管D1截止�+5V電源Vcc1通過2K電阻�(jìn)入“NPN型”三極管BG1使之�(dǎo)�、U4升高;由于U3升高使時(shí)三極管BG2基極上的二極管D2�(dǎo)�、使BG2截止不能通電,因此BG1輸出的電流從激光器�14腳通�(jìn)“半�(dǎo)體微型制冷器TEC”使之制冷以降低激光器的溫�,電流從1腳出來經(jīng)電流取樣電阻R4入地回路。我們可以把這�(gè)過程寫成:

  激光器溫度 ↑—Rt ↓—U1 ↓—U2 ↑� U3 ↑—BG1通—U4 ↑—制冷—激光器溫度�

  讀者不難分析出激光器溫度降低�(shí)的情況了,此�(shí)U3電壓降低,導(dǎo)致二極管D2截止�-5V電源Vcc2通過2K電阻�(jìn)入“PNP型”三極管BG2使之�(dǎo)�、U4降低;由于U3降低使三極管BG1基極上的二極管D1�(dǎo)�、使BG1截止不能通電,因此正電源從“地”開始經(jīng)過取樣電阻R4、從激光器�1腳通�(jìn)“半�(dǎo)體微型制冷器TEC”使之致熱以提高激光器的溫度,電流�14腳出來經(jīng)BG2回路�-5V的負(fù)電源Vcc2。我們可以把這�(gè)過程寫成:

  激光器溫度↓—Rt ↑—U1 ↑—U2 ↓� U3 ↓—BG2通—U4↓—致熱—激光器溫度�

  在激光器的溫度為�(shè)定值的�(shí)�,做到熱敏電阻出的輸出電壓和R3、R1分壓輸出電壓相等,那么運(yùn)算放大器IC1-1的輸出電壓U2�0,U3也為0,二極管D1、D2都導(dǎo)通,三極管BG1、BG2都截�,“半�(dǎo)體微型制冷器TEC”就沒有電流通過�

  從取樣電阻R4上得到的電流取樣信號(hào),送到�(yùn)算放大器IC1-3等組成的取樣電流處理電路處理以后,再送到微處理器處理,就可在液晶顯示屏上讀出制冷、致熱電流數(shù)��

  �(yùn)算放大器IC1-1輸出電壓U2,一部分送到�(yùn)算放大器IC1-4等組成的激光器溫度處理電路處理以后,再送到微處理器處理,就可在液晶顯示屏上讀出激光器溫度�(shù)��

  3、激光功率自�(dòng)控制電路

  由于激光器老化可能引起“閾值電流”和“偏置電流”變�,使激光器的輸出功率發(fā)生變�,同�(shí)光電�(zhuǎn)換效率、工作點(diǎn)、和激光器�(fā)射波�(zhǎng)的峰值位置也�(huì)相應(yīng)�(fā)生變化,引起光接收機(jī)輸出電平降低、輸出信�(hào)指標(biāo)劣化等一系列問題。因此激光器必須�(shè)置“激光功率自�(dòng)控制電路�,以保持輸出功率基本恒定�

  目前�(yè)界普遍采取“平均功率控制法”,就是直接檢測(cè)激光器�(fā)射的“平均光功率”來控制偏置電流,使激光器的輸出光功率保持基本恒定,圖8是一種比較常用的電路�

  在激光器�(nèi)部設(shè)有光檢測(cè)二極�,用它接收激光器背向輸出的激�,來探測(cè)激光器輸出光功率的大小,探�(cè)到的信號(hào)�(jīng)R22分送到兩�(gè)高輸入阻抗的“同相運(yùn)算放大器”IC2-1和IC2-2,前者的放大信號(hào)用于激光功率取樣電�,送微處理器分析和顯示讀�(shù),后者放大的信號(hào)送運(yùn)算放大器IC2-3�(jìn)行“倒相放大”,放大后的信號(hào)�(jīng)繼電器CJ的常閉觸�(diǎn)、D3、D4,送到激光器偏置電流�(diào)整三極管BG3,驅(qū)�(dòng)其輸出合適的激光器偏置電流Ib�

  由于�(yùn)算放大器IC2-3輸出的控制偏置電流的信號(hào)電壓過高,不能直接和偏置電流�(diào)整三極管BG3基極直接相�,因此中間串�2�(gè)正向�(shè)置的整流二極管D3、D4,以墊高電壓1.4V左右�

  由于激光器制作的不一致性和器件參數(shù)的離散�,當(dāng)各�(gè)激光器輸出的功率相同時(shí)�激光器�(nèi)部的光檢�(cè)二極管所接收到的光功率信�(hào)的強(qiáng)度會(huì)有所差別,因此廠家在制造光�(fā)射機(jī)過程�,需要通過�(diào)節(jié)W3、W4,使�(yùn)算放大器IC2-3輸出的驅(qū)�(dòng)電壓合適、三極管BG3供應(yīng)的激光器偏置Ib電流恰當(dāng)、激光器輸出的光功率符合�(shè)�(jì)要求�


  �

  從圖4中很容易看出激光器光功率自�(dòng)恒定功能的原理來�

  �(dāng)激光器輸出的光功率降低�(shí),光檢測(cè)二極管輸出的信號(hào)電壓U5降低,經(jīng)“同相運(yùn)算放大器”IC2-1放大輸出的電壓U6�(jìn)一步降�,經(jīng)IC2-3 “倒相放大”后的信�(hào)U7升高,促使三極管BG3�(jìn)一步導(dǎo)�、增加輸出激光器的偏置電流Ib,使激光器輸出光功率增加到原設(shè)�(jì)�。我們可以把這�(gè)過程寫成�

  激光器光功� ↓—U5 ↓—U6 ↓� U7 ↑—Ib ↑—激光器光功� �

  如果激光器的輸出光功率增加,電路的變化過程就成為:

  激光器光功� ↑—U5 ↑—U6 ↑� U7 ↓—Ib ↓—激光器光功� �

  顯然,電路的�(yùn)作結(jié)果會(huì)使激光器的輸出光功率基本保持恒定�

  二極管D3下面的延�(shí)電容器可以使激光器偏置電流的變化來得平�,并避免瞬時(shí)�、低功率脈沖信號(hào)�(dǎo)致激光器偏置電流瞬息變化,防止出�(xiàn)電路振蕩�

  �(yùn)算放大器IC2-4和外圍元件組成“差�(dòng)比例放大器�,完成“非零點(diǎn)參考電位”與“零�(diǎn)參考電位”之間的�(zhuǎn)換,并放�、輸出由“偏流取樣電阻R21”得到的信號(hào)給微處理��

  �(dāng)激光器溫度恒定功能和光功率自動(dòng)控制功能失效,使激光器出現(xiàn)過熱、超功率等故障時(shí),微處理器會(huì)檢測(cè)到這種故障信號(hào),并輸出信號(hào)使光功率切斷電路中的三極管BG4�(dǎo)�,繼電器CJ1吸合,常閉觸�(diǎn)斷開,三極管BG3失去控制信號(hào)而截�,激光器失去偏置電流而中止或大幅度降低光功率輸出,從而保�(hù)激光器免遭損壞�

  4、微處理器控制電�

  �9是微處理器控制電路簡(jiǎn)圖,采用的是Microchip公司�8位微處理器PIC16C74B� 它內(nèi)置了4K的程序存�(chǔ)器和192×8位的�(shù)�(jù)存儲(chǔ)器,可滿足光�(fā)射機(jī)的編程需�。內(nèi)部還集成了A/D�(zhuǎn)換器,有8�(gè)通道,可將模擬信�(hào)直接和其相�,簡(jiǎn)化外圍控制電路�

  �(dāng)光發(fā)射機(jī)正常接通電源時(shí),微處理器使BG6、BG7�(dǎo)通,使繼電器CJ2、CJ3接��5V電源和驅(qū)�(dòng)放大�24V電源接�,光�(fā)射機(jī)投入�(yùn)行,綠色Led指示燈亮;激光器功率檢測(cè)信號(hào)、偏置電流信�(hào)和溫度檢�(cè)信號(hào)分別通過4�5�9腳�(jìn)入微處理器,它們和5V電壓�24V電壓都可以在16位點(diǎn)陣式液晶顯示屏上顯示出具體數(shù)值,只要按撳顯示狀�(tài)按鈕Status即可選擇顯示那一�(xiàng)�(shù)�。當(dāng)微處理器檢測(cè)到激光器的溫�、功率異常時(shí),即�(huì)�7腳輸出“功率切斷”信�(hào),使BG4�(dǎo)通、繼電器CJ1�(dǎo)�、常閉觸電切�,中斷激光器的偏置電流,停止或降低激光器的功率發(fā)�,紅色報(bào)警Led指示燈閃�;情況嚴(yán)重時(shí),BG6、BG7也會(huì)截止、CJ2和CJ3釋放、中�5V�24V電源,使光發(fā)射機(jī)處于待機(jī)狀�(tài)�

維庫電子�,電子知�(shí),一查百��

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