CN102790606B - 数字控制的模拟调制电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调制电路，特别涉及一种数字控制的模拟调制电路。本发明的目的在于解决现有技术存在毛刺干扰的问题，其技术方案要点是：工作电源、偏置电源、调制信号源和单刀双掷模拟开关ASW1、单刀双掷模拟开关ASW2和激光器恒流驱动电路，数字控制的模拟调制电路还包括延时双输出电路，延时双输出电路的输入端与调制信号源的输出端电连接，延时双输出电路的直接输出端与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，延时双输出电路的延时输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，延时双输出电路的直接输出端的输出电平等于调制信号源的输出电平取反，延时双输出电路的延时输出端电平与调制信号源的输出电平相同。本发明设计合理，消除了毛刺干扰。

Description

数字控制的模拟调制电路

技术领域

本发明涉及一种调制电路，特别涉及一种数字控制的模拟调制电路。

背景技术

半导体激光器是电流控制器件，发光功率受流过激光器的正向电流大小的控制，为了获得稳定的激光功率输出，通常采用恒流源电路来驱动激光器；为了实现对光功率这个模拟量输出信号的数字调制，需要采用数字控制的模拟调制电路。通常情况下，模拟调制电路会选用单刀双掷模拟开关在快速地在二个模拟信号间切换。但是，为了避免切换过程中将二个信号短路，在制造模拟开关器件时通常都设有一个很短的内在延时t，在此时间内，模拟开关的全部端口都处于断开状态，有了这个全端口的断开状态，在信号切换时，模拟开关的公共端就会出现毛刺干扰，导致无法获得纯净的模拟调制信号输出。

中国专利公开号：CN1914792A，公开日：2007年02月14日，公开了一种用于调整射频信号的幅度的调整电路，所述调整电路包括：用于输入以及输出的多个端子；匹配部件，具有匹配来自所述多个端子的输入信号和到所述多个端子的输出信号的作用；以及在所述匹配部件和地之间的至少一个可调电阻单元，用于改变所述多个端子中的至少一个端子的电阻。显然此技术方案也依旧存在模拟开关器件时通常都设有一个很短的内在延时t，在此时间内，模拟开关的全部端口都处于断开状态，有了这个全端口的断开状态，在信号切换时，模拟开关的公共端就会出现毛刺干扰，导致无法获得纯净的模拟调制信号输出的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在模拟开关器件通常都设有一个很短的内在延时t，在此时间内，模拟开关的全部端口都处于断开状态，有了这个全端口的断开状态，在信号切换时，模拟开关的公共端就会出现毛刺干扰，导致无法获得纯净的模拟调制信号输出的问题，提供一种能够克服模拟开关的公共端就会出现毛刺干扰，获得纯净的模拟调制信号输出的数字控制的模拟调制电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数字控制的模拟调制电路，包括工作电源、偏置电源、调制信号源和单刀双掷模拟开关ASW1、单刀双掷模拟开关ASW2和激光器恒流驱动电路，单刀双掷模拟开关ASW1的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW2的常开触点均与工作电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW2的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW1的常开触点均与偏置电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW1的公共端和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端均与激光器恒流驱动电路的输入端电连接，所述数字控制的模拟调制电路还包括延时双输出电路，延时双输出电路的输入端与调制信号源的输出端电连接，延时双输出电路的直接输出端与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，延时双输出电路的延时输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，延时双输出电路的直接输出端的输出电平等于调制信号源的输出电平取反，延时双输出电路的延时输出端电平与调制信号源的输出电平相同。本发明通过设置延时双输出电路，将现有技术中，调制信号源同时输出的两个相反的调制信号电平转换为一个调制信号电平和一个具有延时特性的调制信号电平，且两个调制信号电平相反，当调制信号为逻辑高电平时，单刀双掷模拟开关ASW1的调制信号为低电平、单刀双掷模拟开关ASW2的调制信号为高电平，此时单刀双掷模拟开关ASW1和单刀双掷模拟开关ASW2都与工作电源连通。当调制信号由高变低时，单刀双掷模拟开关ASW1控制端信号的上升沿将使单刀双掷模拟开关ASW2由连通工作电源向连通偏置电源切换；同时，延时双输出电路输出经过延时反相的信号(延时时间应大于单刀双掷模拟开关ASW1的切换时间)使单刀双掷模拟开关ASW2由连通工作电源向连通偏置电源切换，每次调制信号源输出调制信号的电平变化，总是使得单刀双掷模拟开关ASW1先切换，然后单刀双掷模拟开关ASW2才切换，并且在单刀双掷模拟开关ASW1切换期间，单刀双掷模拟开关ASW2保持稳定，当单刀双掷模拟开关ASW1进入稳定状态后单刀双掷模拟开关ASW2才开始切换，显然，本发明消除了模拟开关内在延时t造成的全端口断开状态产生的毛刺干扰。

作为优选，所述单刀双掷模拟开关ASW2的公共端通过电阻R1与单刀双掷模拟开关ASW1的公共端电连接。本发明中单刀双掷模拟开关ASW1和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端会出现短路的现象，为此，单刀双掷模拟开关ASW1和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端间串入电阻R1，以隔离二个不同电位的端口。

作为优选，延时双输出电路包括具有反相功能的第一逻辑电路和具有反相功能的第二逻辑电路，所述第一逻辑电路的输入端与所述调制信号源电连接，所述第一逻辑电路的输出端与所述第二逻辑电路的输入端电连接，所述第二逻辑电路的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，所述第一逻辑电路的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。这样设置，保证了第一逻辑电路输出的调制信号电平与调制信号源输出电平相反，第二逻辑电路输出的调制信号电平与调制信号源输出电平相同，而第二逻辑电路内模拟元件也存在固有延迟特性，因此，第二逻辑电路能延迟输出调制信号。

作为优选，所述第一逻辑电路为反相器U1-1，第二逻辑电路为由奇数个反相器串联构成的反相器组，所述反相器组的输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，所述反相器组的输入端与所述反相器U1-1的输出端电连接，所述反相器U1-1的输入端与所述调制信号源电连接，所述反相器U1-1的输出端还与所述单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。通过设置反相器组，利用了模拟开关器件固有的短暂延时，将这些短暂延时进行叠加，达到了延迟输出调制信号的目的，同时结合反相器U1-1，所有逻辑元件均为反相器，正好可以利用现有集成芯片。

作为优选，所述反相器组包括至少三个反相器。这样设置，至少三个反相器的固有延时时间叠加，可以确保可见每次调制信号源的电平变化，总是使得单刀双掷模拟开关ASW1先切换，然后单刀双掷模拟开关ASW2才切换，并且在单刀双掷模拟开关ASW1切换期间，单刀双掷模拟开关ASW2保持稳定，当单刀双掷模拟开关ASW1进入稳定状态后单刀双掷模拟开关ASW2才开始切换，显然，本发明消除了单刀双掷模拟开关内在延时t造成的全端口断开状态产生的毛刺干扰。

作为优选，所述第二逻辑电路至少由三个逻辑电路元件串联构成。由于要确保消除单刀双掷模拟开关的毛刺干扰，所以需要第二逻辑电路要进行足够时间的延迟，所以，至少由三个逻辑电路元件串联构成可以确保，第二逻辑电路的延迟时间足够。

作为优选，所述第二逻辑电路至多由五个逻辑电路元件串联构成。第二逻辑电路至多由五个逻辑电路元件串联构成，既确保了逻辑延迟时间的足够，也不会造成单刀双掷模拟开关ASW1和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端会出现短路的现象过长的问题。

作为优选，所述的工作电源和偏置电源均为电容值为0.1μf的电容保持电路，所述工作电源和偏置电源的调制频率为1MHz，所述电阻R1的取值范围在47～200Ω。本发明中的电阻R1应该小心选择，因为本发明的调制频率为1MHz，即调制周期为1μs，要求调制后输入激光器恒流驱动电路的调制信号的上升和下降沿不超过周期的10％，则输出信号的上升或下降的时间小于tedge＝100ns，单刀双掷模拟开关ASW1公共端的分布电容C为10pf，在此条件下，如果电阻R1取1KΩ，则电阻R1和分布电容C所形成的电路的时间常数为τ＝R1*C＝10ns，3τ＝30ns，此值与tedge相比占比太大，按照工程设计中常用的10％准则，取3τ＝10ns，相应地R1＝330Ω，即R1应该小于330Ω，这是选择电阻R1时考虑的一个方面。从另一个方面来考察，当单刀双掷模拟开关ASW1已经切换到偏置电源而ASW2尚未开始切换到工作电源时或者单刀双掷模拟开关ASW1已经切换到工作电源而单刀双掷模拟开关ASW2尚未开始切换到偏置电源时，电阻R1两端分别连接到工作电源和偏置电源，电阻R1成了工作电源和偏置电源的负载，这个时间与所选的模拟开关和反向电路的选择有关，对于高速模拟开关和反相器电路，这个时间ts大约在1ns左右。由于本发明中的工作电源和偏置电源都仅仅是由简单的电容保持电路，所以工作电源将向偏置电源充电，结果造成工作电源和偏置电源波动，引起输入激光器恒流驱动电路的信号产生脉动。本发明中，电容保持电路中的电容器Cv的大小为Cv＝0.1μf，R1＝10Ω，则R1*Cv＝1ns，与ts数值相当，在这段时间内，根据RC电容充放电曲线，将产生Vs＝(工作电源-偏置电源)/3的电压波动，为了减小这个电压波动，应该提高R1*Cv的乘积值，如果将电阻R1的电阻值提高到100Ω，则Vs＝(工作电源-偏置电源)/30≈(工作电源-偏置电源)*3.3％，可以忽略不计。因此，综合上述二个方面的因素考虑，电阻R1的取值范围在47～200Ω。

作为优选，所述的电阻R1为可变电阻。可变电阻的设置，保证了可以适应多种电路状态，可以通过手动形式，现场调解电阻R1的大小。

本发明的有益效果是：本发明设计合理，消除了模拟开关内在延时t造成的全端口断开状态产生的毛刺干扰。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理图；

图2是本发明中延时双输出电路的一种电路原理图；

图3是本发明中延时双输出电路的另一种电路原理图。

图中：1、工作电源，2、偏置电源，3、调制信号源，4、延时双输出电路，5、激光器恒流驱动电路。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。

实施例1：

一种数字控制的模拟调制电路(参见附图1)，包括工作电源1、偏置电源2、调制信号源3和单刀双掷模拟开关ASW1、单刀双掷模拟开关ASW2和激光器恒流驱动电路5，单刀双掷模拟开关ASW1的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW2的常开触点均与工作电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW2的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW1的常开触点均与偏置电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW1的公共端和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端均与激光器恒流驱动电路5的输入端电连接，延时双输出电路4的输入端与调制信号源3的输出端电连接，延时双输出电路4的直接输出端与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，延时双输出电路4的延时输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，延时双输出电路的直接输出端的输出电平等于调制信号源3的输出电平取反，延时双输出电路4的延时输出端电平与调制信号源3的输出电平相同。单刀双掷模拟开关ASW2的公共端通过电阻R1与单刀双掷模拟开关ASW1的公共端电连接。延时双输出电路包括具有反相功能的第一逻辑电路和具有反相功能的第二逻辑电路，第一逻辑电路的输入端与调制信号源3电连接，第一逻辑电路的输出端与第二逻辑电路的输入端电连接，第二逻辑电路的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，第一逻辑电路的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。第一逻辑电路为反相器U1-1，第二逻辑电路为由三个反相器串联构成的反相器组，所述反相器组的输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，反相器组的输入端与所述反相器U1-1的输出端电连接，反相器U1-1的输入端与所述调制信号源电连接，反相器U1-1的输出端还与所述单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。本实施例的调制频率为1MHz，即调制周期为1μs，调制后的输出信号的上升和下降沿不超过周期的10％，单刀双掷模拟开关ASW1公共端的分布电容C为10pf，本实施例中的工作电源和偏置电源均为简单的电容保持电路，本实施例中的电阻R1的阻值取值范围在47～200Ω。本实施例中电阻R1的阻值为100Ω。

本实施例工作时，通过设置延时双输出电路，将现有技术中，调制信号源同时输出的两个相反的调制信号电平转换为一个调制信号电平和一个具有延时特性的调制信号电平，且两个调制信号电平相反，当调制信号为逻辑高电平时，单刀双掷模拟开关ASW1的调制信号为低电平、单刀双掷模拟开关ASW2的调制信号为高电平，此时单刀双掷模拟开关ASW1和单刀双掷模拟开关ASW2都与工作电源连通。当调制信号由高变低时，单刀双掷模拟开关ASW1控制端信号的上升沿将使单刀双掷模拟开关ASW2由连通工作电源向连通偏置电源切换；同时，延时双输出电路输出经过延时反相的信号，由于设置了足够的逻辑元件进行串联，所以延时时间大于单刀双掷模拟开关ASW1的切换时间，使单刀双掷模拟开关ASW2由连通工作电源向连通偏置电源切换，每次调制信号源输出调制信号的电平变化，总是使得单刀双掷模拟开关ASW1先切换，然后单刀双掷模拟开关ASW2才切换，并且在单刀双掷模拟开关ASW1切换期间，单刀双掷模拟开关ASW2保持稳定，当单刀双掷模拟开关ASW1进入稳定状态后单刀双掷模拟开关ASW2才开始切换，显然，本实施例消除了模拟开关内在延时t造成的全端口断开状态产生的毛刺干扰。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中的延时双输出电路4由一个反相器、两个与门和一个与非门构成(参见附图2)，本实施例中的与门和与非门的输入端均短接后串联形成反相逻辑电路，反相逻辑电路的输入端与反相器的输出端电连接，反相逻辑电路的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，反相器的输入端与调制信号源3的输出端电连接，反相器的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

实施例3：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中的延时双输出电路4由三个与非门和一个反相器构成(参见附图3)，本实施例中的与非门的输入端均短接后串联形成反相逻辑电路，反相逻辑电路的输入端与反相器的输出端电连接，反相逻辑电路的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，反相器的输入端与调制信号源3的输出端电连接，反相器的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

实施例4：

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：本实施例中的电阻R1为可变电阻。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.一种数字控制的模拟调制电路，包括工作电源、偏置电源、调制信号源和单刀双掷模拟开关ASW1、单刀双掷模拟开关ASW2和激光器恒流驱动电路，单刀双掷模拟开关ASW1的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW2的常开触点均与工作电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW2的常闭触点和单刀双掷模拟开关ASW1的常开触点均与偏置电源的输出端电连接，单刀双掷模拟开关ASW1的公共端和单刀双掷模拟开关ASW2的公共端均与激光器恒流驱动电路的输入端电连接，其特征在于：所述数字控制的模拟调制电路还包括延时双输出电路，延时双输出电路的输入端与调制信号源的输出端电连接，延时双输出电路的直接输出端与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，延时双输出电路的延时输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，延时双输出电路的直接输出端的输出电平等于调制信号源的输出电平取反，延时双输出电路的延时输出端电平与调制信号源的输出电平相同，延时双输出电路包括具有反相功能的第一逻辑电路和具有反相功能的第二逻辑电路，所述第一逻辑电路的输入端与所述调制信号源电连接，所述第一逻辑电路的输出端与所述第二逻辑电路的输入端电连接，所述第二逻辑电路的输出端与单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，所述第一逻辑电路的输出端还与单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接，所述第二逻辑电路至多由五个逻辑电路元件串联构成，所述单刀双掷模拟开关ASW2的公共端通过电阻R1与单刀双掷模拟开关ASW1的公共端电连接，所述的工作电源和偏置电源均为电容值为0.1μf的电容保持电路，所述工作电源和偏置电源的调制频率为1MHz，所述电阻R1的取值范围在47~200Ω，所述的电阻R1为可变电阻。

2.根据权利要求1所述的数字控制的模拟调制电路，其特征在于：所述第一逻辑电路为反相器U1-1，第二逻辑电路为由奇数个反相器串联构成的反相器组，所述反相器组的输出端与所述单刀双掷模拟开关ASW2的控制端电连接，所述反相器组的输入端与所述反相器U1-1的输出端电连接，所述反相器U1-1的输入端与所述调制信号源电连接，所述反相器U1-1的输出端还与所述单刀双掷模拟开关ASW1的控制端电连接。

3.根据权利要求2所述的数字控制的模拟调制电路，其特征在于：所述反相器组包括至少三个反相器。

4.根据权利要求1所述的数字控制的模拟调制电路，其特征在于：所述第二逻辑电路至少由三个逻辑电路元件串联构成。