CN102122187B - 光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法及装置，解决了现有技术引起的效率低下以及带有局限性的不足，采用的技术方案是，借助光模块中自带的硬件电路组成调试电路，以上调试电路包括微控制单元、升压电路、将升压电路输出电流按比例分流的电流镜像电流源电路、与镜像电流源电路相连接的偏置支路上设置雪崩二极管、镜像支路上设置采样电阻，本方法通过采样电阻采集镜像支路上的电压，借助微控制单元输出的直流控制信号控制升压电路，进而调整偏置支路上的电压，使雪崩二极管达到理想工作电压，本发明的有益效果是成本低、操作简单方便、调试效率高。
Description
技术领域
本发明属于通信领域，涉及一种调试雪崩二极管的方法，特别是光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法及装置。
背景技术
雪崩二极管是光通信领域一种通用的光电二极管，它的特点为需要在30V～60V的高压下才能工作，在理想电压下，会产生雪崩效应，使光电转换的效率倍增，从而提高光模块的接收灵敏度。目前生产光模块的过程中采用的对雪崩二极管的调试方法为在光模块运行过程中向雪崩二极管输入测试光信号，监测接收误码率，然后调整加载在雪崩二极管上的电压，使误码率达到最小，该方法调试的速度非常缓慢，影响了光模块的生产效率，还有的首先在雪崩二极管生产过程中测试出雪崩二极管的击穿电压，利用条形码及数据库系统读写击穿电压值，这种方法在现今社会的分工模式下很难推广，以上因素引起的效率低下以及局限性给光模块生产领域带来了极大的挑战。
发明内容
为了解决现有技术引起的效率低下以及局限性的不足，本发明设计了光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法及装置，借助光模块自带的硬件，利用微控制单元输出的直流控制信号与雪崩二极管的电压、击穿电压之间的关系，通过微控制单元快速的采集、比对和调整，提高了雪崩二极管的调试效率。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，包括对雪崩二极管加偏压，借助调试电路在线监测、并调整雪崩二极管的偏压值至理想工作电压，所述的方法借助光模块中自带的硬件电路组成闭环调试电路，以上调试电路包括微控制单元、升压电路、将升压电路输出电流按比例分流的镜像电流源电路、与镜像电流源电路相连接的偏置支路上设置雪崩二极管，与镜像电流源电路相连接的镜像支路上设置采样电阻，本方法通过采样电阻采集镜像支路上的电压，借助微控制单元输出的直流控制信号控制升压电路，进而调整偏置支路上的电压，使雪崩二极管达到理想工作电压，在微控制单元中增设存储有采样参考电压的专用存储器，微控制单元计算处理后输出的直流控制信号存储在中间存储器，具体步骤如下：
a、微控制单元对已存初始值处理后输出直流控制信号控制升压电路，为雪崩二极管赋予初始偏压；
b、微控制单元在线接收镜像支路上采样电阻的采样电压；
c、微控制单元将采样电压与专用存储器中的采样参考电压进行比对，若相同，直接进行步骤e，若不相同，微控制单元调整直流控制信号；
d、循环步骤b和c，直至采样电压与采样参考电压一致进行步骤e；
e、依据此时微控制单元输出的直流控制信号、升压电路的输入输出函数、以及雪崩二极管击穿电压与理想工作电压的比例关系，计算得出雪崩二极管在理想工作电压下微控制单元输出的直流控制信号，更新至中间存储器中；
f、调试过程结束。
当微控制单元接收到的采样电压值小于采样参考值时，微控制单元改变输出直流控制信号控制升压电路输出电压上升，当微控制单元接收到的采样电压值大于采样参考值时，微控制单元改变输出直流控制信号控制升压电路输出电压下降，利用写入在微控制单元中的调试程序完成以上的循环处理，并当采样电压等于采样参考电压时，对该数据进行计算并存储。
一种借助与以上所述的调试方法配套使用的调试装置，结构中包括有微控制单元、升压电路、镜像电流源电路、带有采样电阻的镜像支路和带有雪崩二极管的偏置支路，镜像电流源电路的镜像输出端连接到镜像支路、偏置输出端连接到偏置支路，镜像支路上的采样电阻与微控制单元的信号接收端相连，微控制单元的直流控制信号输出端连接到升压电路的信号输入端，升压电路的电压输出端连接到镜像电流源电路的输入端。
镜像电流源电路在对升压电路的电流进行镜像分流，采样电阻上的电流即为分流的镜像电流，借助采样电阻，微控制单元实现对采样电压的采集，由此可以反映出雪崩二极管上的电流，在反映出该电流为设定的击穿电流时，得到此时微控制单元输出的直流控制信号。
本发明的有益效果是，利用光模块自带的内部电路，操作方便，借助微控制单元的快速调整及雪崩二极管的特性，提高了调试效率，本发明成本低、操作简单方便、调试效率高。
附图说明
图1是本发明的调试装置的电路框图。
图2是本发明的调试装置电路实施例。
1是微控制单元，2是升压电路，3是镜像电流源电路，4是镜像支路，5是偏置支路，IC1是脉冲宽度调制升压芯片，D是开关二级管，Q1、Q2、Q3分别是三极管A、B、C，C1～C7是电容，R1～R5是电阻，L1、L2是电感，R6是采样电阻，APD是雪崩二极管。
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
具体实施方式
参看附图，光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，包括对雪崩二极管APD加偏压，借助调试电路在线监测、并调整雪崩二极管APD的偏压值至理想工作电压，所述的方法借助光模块中自带的硬件电路组成闭环调试电路，以上调试电路包括微控制单元1、升压电路2、将升压电路输出电流按比例分流的镜像电流源电路3、与镜像电流源电路3相连接的偏置支路5上设置雪崩二极管APD，与镜像电流源电路3相连接的镜像支路4上设置采样电阻R6，本方法通过采样电阻R6采集镜像支路4上的电压，借助微控制单元1输出的直流控制信号控制升压电路2，进而调整偏置支路5上的电压，使雪崩二极管APD达到理想工作电压，在微控制单元1中增设存储有采样参考电压的专用存储器，微控制单元1计算处理后输出的直流控制信号存储在中间存储器，具体步骤如下：
a、微控制单元1对已存初始值处理后输出直流控制信号控制升压电路2，为雪崩二极管APD赋予初始偏压；
b、微控制单元1在线接收镜像支路4上采样电阻R6的采样电压；
c、微控制单元1将采样电压与专用存储器中的采样参考电压进行比对，若相同，直接进行步骤e，若不相同，微控制单元1调整直流控制信号；
d、循环步骤b和c，直至采样电压与采样参考电压一致进行步骤e；
e、依据此时微控制单元1输出的直流控制信号、升压电路2的输入输出函数、以及雪崩二极管APD击穿电压与理想工作电压的比例关系，计算得出雪崩二极管APD在理想工作电压下微控制单元1输出的理想直流控制信号，更新至中间存储器中；
f、调试过程结束。
所述的微控制单元1调整直流控制信号控制升压电路2输出电压的精度是20mV～100mV，满足了雪崩二极管APD调试过程中对击穿电压调整时的精度影响。
所述的镜像电流源电路3的偏置支路5与镜像支路4的电流比例范围为(5～10)∶1，在升压电路2负载能力一定的情况下，该范围内的比例值不会影响到升压电路2分流出的偏置支路5和镜像支路4上的电流之间的比例。
所述雪崩二极管APD击穿电压与理想工作电压的比例关系为1∶(0.85～0.95)，在此电压范围内工作的雪崩二极管APD都能实现雪崩效应下的工作状态。
所述雪崩二极管APD的击穿电压是流经雪崩二极管APD的暗电流为10～100uA时对应的电压值，该范围内的暗电流下的雪崩二极管APD均为击穿状态。
一种借助与以上调试方法配套使用的调试装置，结构中包括有微控制单元1、升压电路2、镜像电流源电路3、带有采样电阻R6的镜像支路4和带有雪崩二极管APD的偏置支路5，镜像电流源电路3的镜像输出端连接到镜像支路4、偏置输出端连接到偏置支路5，镜像支路4上的采样电阻R6与微控制单元1的信号接收端相连接，微控制单元1的直流控制信号输出端连接到升压电路2的信号输入端，升压电路2的电压输出端连接到镜像电流源电路3的输入端。
所述升压电路2包括有脉冲宽度调制升压芯片IC1、二极管组D以及配套的电感、电容、电阻，微控制单元1的直流控制信号输出端与脉冲宽度调制升压芯片IC1的信号输入端相连，脉冲宽度升压芯片的电压输出端和开关二极管D的输入端相连，开关二极管D的输出端和镜像电流源电路3相连，开关二极管D在这里作为开关，对由脉冲宽度调制升压芯片IC1向镜像电流源电路3传送的电压进行控制。
所述的脉冲宽度调制芯片IC1的型号是MAX5026，这是本发明的一个实施例。
所述的镜像电流源电路3包括有第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和配套电阻，以上第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3配套组合，升压电路2的输出端分别与第一三极管Q1发射极相连，第三三极管Q3的基极与偏置支路5相接，第三三极管Q3的集电极与镜像支路4相接，以上电路组成的是比例式镜像电流源电路，第三三极管Q3的基极输出的偏置电流和第三三极管Q3的集电极输出的镜像电流成一定的比例。
所述的微控制单元1的中央处理芯片IC2的型号是C8051F330，这是本发明的一个实施例。
本发明的具体实现原理是：设置采样电阻R6上的电流与雪崩二极管APD上的电流之间的比例为1∶8、采样电阻R6为3k欧姆、雪崩二极管APD的击穿电压是暗电流为100uA时对应的电压值、雪崩二极管APD的击穿电压和理想工作电压为1∶0.9，当加载在雪崩二极管APD的电压为击穿电压时，采样电阻R6上的电压就为100uA/8*3k＝0.375v，这就是雪崩二极管APD在击穿电压下对应的采样电压，也就是我们存在中间存储器的采样参考电压；本方法的具体实现步骤为：在微控制单元1上设置初始值，初始值处理后经过调试电路的处理又被微控制单元1采集，如果采集的采样电压较采样参考电压值大，就减小升压电路2的输出电压值，反之则增大输出电压值，当采样电压等于采样参考电压时，将此时微控制单元1输出的直流控制信号保存，脉冲宽度调制芯片信号输入端上的电压VFB是1.2V保持不变，因此借助输出的直流控制信号VDAC与雪崩二极管APD的电压VAPD的计算公式即(VAPD-VFB)/R2+(VDAC-VFB)/R1＝VFB/R3、雪崩二极管APD的击穿电压和理想工作电压1∶0.9的关系，就能计算得到在理想工作电压情况下输出的直流控制信号值，将此值保存在微控制单元1的flash中，调试工作就完成了。光模块使用时，加载在雪崩二极管APD上的电压就会为理想的工作电压。
为了方便对雪崩二极管APD理想工作电压下时的微控制单元1输出直流控制信号的计算，将对应的计算结果制成表格写入了微控制单元1，因此调整到击穿电压时候的微控制单元1的直流控制信号，在软件里面已经对应了一个和理想工作电压下相对应的直流控制信号的差值，只要查表将这个差值减掉就是雪崩二极管APD理想工作电压下的微控制单元1输出的直流控制信号。
Claims (9)
1.光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，包括对雪崩二极管加偏压，借助调试电路在线监测、并调整雪崩二极管的偏压值至理想工作电压，其特征在于：所述的方法借助光模块中自带的硬件电路组成闭环调试电路，以上调试电路包括微控制单元(1)、升压电路(2)、将升压电路输出电流按比例分流的镜像电流源电路(3)、与镜像电流源电路(3)相连接的偏置支路(5)上设置雪崩二极管(APD)，与镜像电流源电路(3)相连接的镜像支路(4)上设置采样电阻(R6)，本方法通过采样电阻(R6)采集镜像支路(4)上的电压，借助微控制单元(1)输出的直流控制信号控制升压电路(2)，进而调整偏置支路(5)上的电压，使雪崩二极管(APD)达到理想工作电压，在微控制单元(1)中增设存储有采样参考电压的专用存储器，微控制单元(1)计算处理后输出的直流控制信号存储在中间存储器，具体步骤如下：
a、微控制单元(1)对已存初始值处理后输出直流控制信号控制升压电路(2)，为雪崩二极管(APD)赋予初始偏压；
b、微控制单元(1)在线接收镜像支路(4)上采样电阻(R6)的采样电压；
c、微控制单元(1)将采样电压与专用存储器中的采样参考电压进行比对，若相同，直接进行步骤e，若不相同，微控制单元(1)调整直流控制信号；
d、循环步骤b和c，直至采样电压与采样参考电压一致进行步骤e；
e、依据此时微控制单元(1)输出的直流控制信号、升压电路(2)的输入输出函数、以及雪崩二极管(APD)击穿电压与理想工作电压的比例关系，计算得出雪崩二极管(APD)在理想工作电压下微控制单元(1)输出的理想直流控制信号，更新至中间存储器中；
f、调试过程结束。
2.根据权利要求1所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，其特征在于：所述的微控制单元(1)调整直流控制信号控制升压电路(2)输出电压的精度是20mV～100mV。
3.根据权利要求1所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，其特征在于：所述的镜像电流源电路(3)的偏置支路(5)与镜像支路(4)的电流比例范围为(5～10)∶1。
4.根据权利要求1所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，其特征在于：所述雪崩二极管(APD)击穿电压与理想工作电压的比例关系为1∶(0.85～0.95)。
5.根据权利要求2所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的方法，其特征在于：所述雪崩二极管(APD)的击穿电压是流经雪崩二极管(APD)的暗电流为10～100uA时对应的电压值。
6.一种借助于权利要求1所述的调试方法配套使用的调试装置，其特征在于：结构中镜像电流源电路(3)的镜像输出端连接到镜像支路(4)、偏置输出端连接到偏置支路(5)，镜像支路(4)上的采样电阻(R6)与微控制单元(1)的信号接收端相连，微控制单元(1)的直流控制信号输出端连接到升压电路(1)的信号输入端，升压电路(2)的电压输出端连接到镜 像电流源电路(3)的输入端。
7.根据权利要求6所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的装置，其特征在于：所述升压电路(2)包括有脉冲宽度调制升压芯片(IC1)、开关二极管(D)以及配套的电感、电容、电阻，微控制单元(1)的直流控制信号输出端与脉冲宽度调制升压芯片(IC1)的信号输入端相连，脉冲宽度升压芯片(IC1)的电压输出端和开关二极管(D)的输入端相连，开关二极管(D)的输出端和镜像电流源电路(3)的输入端相连。
8.根据权利要求7所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的装置，其特征在于：所述的脉冲宽度调制芯片(IC1)的型号是MAX5026。
9.根据权利要求6所述的光模块生产中对雪崩二极管进行快速调试的装置，其特征在于：所述的微控制单元(1)的中央处理芯片(IC2)的型号是C8051F330。
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