CN103368068A - 用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，涉及激光驱动器领域，该电路包括顺次相连的工艺角检测电路CNDT、A/D转换单元、DSP、D/A转换单元和LDDMOD&LD，工艺角检测电路CNDT检测集成电路制造工艺参数的变化情况并输出；A/D转换单元将工艺参数的变化情况转换成数字信号并输出；DSP对数字信号进行处理；D/A转换单元将DSP输入的数字信号转换为模拟信号并输出；LDD MOD&LD对模拟信号进行补偿，控制调制电流输出的大小，并驱动激光器。本发明能保证在不同工艺角条件下激光驱动器调制电流补偿特性基本一致，补偿精度较高，满足激光驱动器调制电流补偿的要求。
Description
技术领域
本发明涉及激光驱动器领域，特别是涉及一种用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路。
背景技术
国内外研究者对LDD（Laser Diode Driver，激光驱动器）作了大量的研究，在LDD的调制电流的控制方面，一般采用模拟电路的实现方法预测不同条件下所需要的调制电流的大小，来实现开环控制。然而由于集成电路制造工艺的偏差，在不同的工艺角条件下，会引起调制电流控制电压的变化，因而会有不同的控制曲线，参见图1所示，由于batch1（第一批）和batch2（第二批）的不同特性，造成不同工艺角条件下调制电流的补偿特性难以统一。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，能保证在不同工艺角条件下激光驱动器调制电流补偿特性基本一致；采用先进的数字信号处理的方式进行补偿，补偿精度较高；直接输出补偿后的调制电流控制信号，能满足激光驱动器调制电流补偿的基本要求。
本发明提供的用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，包括顺次相连的工艺角检测电路CNDT、模拟/数字A/D转换单元、数字信号处理单元DSP、数字/模拟D/A转换单元和激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD，其中：
所述工艺角检测电路CNDT，用于：检测集成电路制造工艺参数的变化情况，将检测到的工艺参数的变化情况输出到A/D转换单元；
所述A/D转换单元，用于：将工艺参数的变化情况转换成数字信号，并将数字信号输出到数字信号处理单元DSP；
所述数字信号处理单元DSP，用于：对数字信号进行处理，并将处理后得到的数字信号输出到D/A转换单元；
所述D/A转换单元，用于：将数字信号处理单元DSP输入的数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号输出到激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD；
所述激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD，用于：对模拟信号进行补偿，控制调制电流输出的大小，并驱动激光器。
在上述技术方案的基础上，所述工艺角检测电路CNDT由带隙基准源BG、放大器AMP、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6、参考电阻Rref和采样电阻Rtest构成，第五晶体管M5为PMOS管，第六晶体管M6为NMOS管，带隙基准源BG的输出端与放大器AMP的反相输入端相连，放大器AMP的输出端分别与第一晶体管M1的栅极、第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极相连，第一晶体管M1的源极、第二晶体管M2的源极、第三晶体管M3的源极、第四晶体管M4的源极均与电源VDD相连，第一晶体管M1的漏极与参考电阻Rref的一端相连后接到放大器AMP的同相输入端，参考电阻Rref的另一端接地；第二晶体管M2的漏极与采样电阻Rtest的一端相连后接A/D转换单元的输入端，采样电阻Rtest的另一端接地；第三晶体管M3的漏极与第五晶体管M5的源极相连后接A/D转换单元的输入端，第五晶体管M5的栅极和漏极、第六晶体管M6的源极均接地，第六晶体管M6的栅极、漏极接在一起，并与第四晶体管M4的漏极相连后接A/D转换单元的输入端，工艺角检测电路CNDT内部产生的用于控制调制电流大小的控制电压Vmodctrl接A/D转换单元的输入端，A/D转换单元的输出端与数字信号处理单元DSP的输入端相连，数字信号处理单元DSP的输出端与D/A转换单元的输入端相连。
在上述技术方案的基础上，所述采样电阻Rtest、第五晶体管M5、第六晶体管M6的工艺角偏差电压，以及调制电流控制电压Vmodctrl，均通过A/D转换后进入到DSP做数字信号处理，算法如下：
第二晶体管M2的漏极、第三晶体管M3的漏极、第四晶体管M4的漏极的电位，经过A/D转换后，分别为RESoffset、PMOSoffset和NMOSoffset，调制电流控制电压Vmodctrl经过A/D转换为校准后调制电流Imod，则DSP做如下运算：
Imod=Iuncal+K1*RESoffset+K2*PMOSoffset+K3*NMOSoffset，
其中，Imod为校准后调制电流，Iuncal为校准前调制电流，K1为电阻影响系数，K2为PMOS影响系数，K3为NMOS影响系数，K1、K2、K3均按常数设置。
在上述技术方案的基础上，所述激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD由第七晶体管M7、第八晶体管M8、第九晶体管M9、激光器LD构成，第九晶体管M9的栅极与D/A转换单元的输出端相连，第九晶体管M9的源极接地，第九晶体管M9的漏极与第七晶体管M7的源极、第八晶体管M8的源极接在一起，第七晶体管M7与输入调制信号的反相端Datn相连，第八晶体管M8的栅极与输入调制信号的同相端Datp相连，第七晶体管M7的漏极、激光器LD的阳极均与电源VDD相连，第八晶体管M8的漏极与激光器LD的阴极相连。
在上述技术方案的基础上，所述带隙基准源BG产生的基准电源Vref经过放大器AMP、第一晶体管M1，在外置的参考电阻Rref上产生精确的基准电压，并使得通过第一晶体管M1的电流为基准电流；第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4构成电流镜，第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4分别通过第一晶体管M1的基准电流镜像到采样电阻Rtest、第五晶体管M5、第六晶体管M6，并分别在第二晶体管M2的漏极、第三晶体管M3的漏极、第四晶体管M4的漏极产生采样电阻Rtest、第五晶体管M5及第六晶体管M6这三个工艺角偏差电压。
在上述技术方案的基础上，所述激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD通过第九晶体管M9来控制尾电流的变化，并由输入调制信号的同相端Datp和输入调制信号的反相端Datn的变化来将调制电流施加于激光器LD。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
（1）本发明能够保证在不同工艺角条件下激光驱动器调制电流补偿特性基本一致。
（2）本发明采用先进的数字信号处理的方式进行补偿，补偿精度较高。
（3）本发明直接输出补偿后的调制电流控制信号，能够满足激光驱动器调制电流补偿的基本要求。
附图说明
图1是两种工艺角条件下调制电流的补偿特性示意图。
图2是本发明实施例中用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路的原理框图。
图3是本发明实施例中用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图2所示，本发明实施例提供一种用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，包括顺次相连的工艺角检测电路CNDT、A/D（Analog/Digital，模拟/数字）转换单元、DSP（DigitalSignal Processing，数字信号处理）单元、D/A（Digital/Analog，数字/模拟）转换单元和激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD，其中：
工艺角检测电路CNDT，用于：检测集成电路制造工艺参数的变化情况，将检测到的工艺参数的变化情况输出到A/D转换单元；
A/D转换单元，用于：将工艺参数的变化情况转换成数字信号，并将数字信号输出到数字信号处理单元DSP；
数字信号处理单元DSP，用于：对数字信号进行处理，并将处理后得到的数字信号输出到D/A转换单元；
D/A转换单元，用于：将数字信号处理单元DSP输入的数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号输出到激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD；
激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD，用于：对模拟信号进行补偿，控制调制电流输出的大小，并驱动激光器。
参见图3所示，工艺角检测电路CNDT由带隙基准源BG、放大器AMP、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6、参考电阻Rref和采样电阻Rtest构成，第五晶体管M5为PMOS管，第六晶体管M6为NMOS管，带隙基准源BG的输出端与放大器AMP的反相输入端相连，放大器AMP的输出端分别与第一晶体管M1的栅极、第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极相连，第一晶体管M1的源极、第二晶体管M2的源极、第三晶体管M3的源极、第四晶体管M4的源极均与电源VDD相连，第一晶体管M1的漏极与参考电阻Rref的一端相连后接到放大器AMP的同相输入端，参考电阻Rref的另一端接地；第二晶体管M2的漏极与采样电阻Rtest的一端相连后接A/D转换单元的输入端，采样电阻Rtest的另一端接地；第三晶体管M3的漏极与第五晶体管M5的源极相连后接A/D转换单元的输入端，第五晶体管M5的栅极和漏极、第六晶体管M6的源极均接地，第六晶体管M6的栅极、漏极接在一起，并与第四晶体管M4的漏极相连后接A/D转换单元的输入端，工艺角检测电路CNDT内部产生的用于控制调制电流大小的控制电压Vmodctrl接A/D转换单元的输入端，A/D转换单元的输出端与数字信号处理单元DSP的输入端相连，数字信号处理单元DSP的输出端与D/A转换单元的输入端相连。
上述采样电阻Rtest、PMOS管M5及NMOS管M6的工艺角偏差电压，以及调制电流控制电压Vmodctrl，均通过A/D转换后进入到DSP做数字信号处理，算法如下：
第二晶体管M2的漏极、第三晶体管M3的漏极、第四晶体管M4的漏极的电位，经过A/D转换后，分别为RESoffset、PMOSoffset和NMOSoffset，调制电流控制电压Vmodctrl经过A/D转换为校准后调制电流Imod，则DSP做如下运算：
Imod=Iuncal+K1*RESoffset+K2*PMOSoffset+K3*NMOSoffset，
其中，Imod为校准后调制电流，Iuncal为校准前调制电流，K1为电阻影响系数，K2为PMOS影响系数，K3为NMOS影响系数，K1、K2、K3均按常数设置。
参见图3所示，激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD由第七晶体管M7、第八晶体管M8、第九晶体管M9、激光器LD构成，第九晶体管M9的栅极与D/A转换单元的输出端相连，第九晶体管M9的源极接地，第九晶体管M9的漏极与第七晶体管M7的源极、第八晶体管M8的源极接在一起，第七晶体管M7与输入调制信号的反相端Datn相连，第八晶体管M8的栅极与输入调制信号的同相端Datp相连，第七晶体管M7的漏极、激光器LD的阳极均与电源VDD相连，第八晶体管M8的漏极与激光器LD的阴极相连。
本发明实施例的工作原理详细阐述如下：
参见图3所示，带隙基准源BG产生的基准电源Vref经过放大器AMP、第一晶体管M1，在外置的高精度参考电阻Rref上产生精确的基准电压，并使得通过第一晶体管M1的电流为基准电流。由于第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4构成电流镜，因此，第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4分别将通过第一晶体管M1的基准电流镜像到采样电阻Rtest、第五晶体管M5、第六晶体管M6，并分别在第二晶体管M2的漏极、第三晶体管M3的漏极、第四晶体管M4的漏极产生采样电阻Rtest、PMOS管M5及NMOS管M6这三个工艺角偏差电压。
Vmodctrl为工艺角检测电路CNDT内部产生的用于控制调制电流大小的控制电压，其电压大小会受到制造工艺角偏差而影响，造成激光器输出调制电流的偏移。Vmodctrl信号作为A/D转换单元的输入信号之一，其对应的电流为校准前调制电流Iuncal。当采样电阻Rtest、第五晶体管M5、第六晶体管M6由于某种工艺特性发生偏离时，一定会导致在同样的基准电流下产生的电压降不同，而导致它们各自采样点的电压发生变化。
数字信号处理单元DSP处理完成后的变化量，已经补偿了由于采样电阻Rtest、PMOS晶体管以及NMOS晶体管的特性变化而引起的补偿曲线的变化，可以通过D/A转换单元直接输出到调制电流控制单元激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD。激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD通过第九晶体管M9来控制尾电流的变化，并由输入调制信号的同相端Datp和输入调制信号的反相端Datn的变化来将调制电流施加于激光器LD。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型属在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，其特征在于：包括顺次相连的工艺角检测电路CNDT、模拟/数字A/D转换单元、数字信号处理单元DSP、数字/模拟D/A转换单元和激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD，其中：
所述工艺角检测电路CNDT，用于：检测集成电路制造工艺参数的变化情况，将检测到的工艺参数的变化情况输出到A/D转换单元；
所述A/D转换单元，用于：将工艺参数的变化情况转换成数字信号，并将数字信号输出到数字信号处理单元DSP；
所述数字信号处理单元DSP，用于：对数字信号进行处理，并将处理后得到的数字信号输出到D/A转换单元；
所述D/A转换单元，用于：将数字信号处理单元DSP输入的数字信号转换为模拟信号，并将模拟信号输出到激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD；
所述激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD，用于：对模拟信号进行补偿，控制调制电流输出的大小，并驱动激光器。
2.如权利要求1所述的用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，其特征在于：所述工艺角检测电路CNDT由带隙基准源BG、放大器AMP、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4、第五晶体管M5、第六晶体管M6、参考电阻Rref和采样电阻Rtest构成，第五晶体管M5为PMOS管，第六晶体管M6为NMOS管，带隙基准源BG的输出端与放大器AMP的反相输入端相连，放大器AMP的输出端分别与第一晶体管M1的栅极、第二晶体管M2的栅极、第三晶体管M3的栅极、第四晶体管M4的栅极相连，第一晶体管M1的源极、第二晶体管M2的源极、第三晶体管M3的源极、第四晶体管M4的源极均与电源VDD相连，第一晶体管M1的漏极与参考电阻Rref的一端相连后接到放大器AMP的同相输入端，参考电阻Rref的另一端接地；第二晶体管M2的漏极与采样电阻Rtest的一端相连后接A/D转换单元的输入端，采样电阻Rtest的另一端接地；第三晶体管M3的漏极与第五晶体管M5的源极相连后接A/D转换单元的输入端，第五晶体管M5的栅极和漏极、第六晶体管M6的源极均接地，第六晶体管M6的栅极、漏极接在一起，并与第四晶体管M4的漏极相连后接A/D转换单元的输入端，工艺角检测电路CNDT内部产生的用于控制调制电流大小的控制电压Vmodctrl接A/D转换单元的输入端，A/D转换单元的输出端与数字信号处理单元DSP的输入端相连，数字信号处理单元DSP的输出端与D/A转换单元的输入端相连。
3.如权利要求2所述的用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，其特征在于：所述采样电阻Rtest、第五晶体管M5、第六晶体管M6的工艺角偏差电压，以及调制电流控制电压Vmodctrl，均通过A/D转换后进入到DSP做数字信号处理，算法如下：
第二晶体管M2的漏极、第三晶体管M3的漏极、第四晶体管M4的漏极的电位，经过A/D转换后，分别为RESoffset、PMOSoffset和NMOSoffset，调制电流控制电压Vmodctrl经过A/D转换为校准后调制电流Imod，则DSP做如下运算：
Imod=Iuncal+K1*RESoffset+K2*PMOSoffset+K3*NMOSoffset，
其中，Imod为校准后调制电流，Iuncal为校准前调制电流，K1为电阻影响系数，K2为PMOS影响系数，K3为NMOS影响系数，K1、K2、K3均按常数设置。
4.如权利要求3所述的用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，其特征在于：所述激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD由第七晶体管M7、第八晶体管M8、第九晶体管M9、激光器LD构成，第九晶体管M9的栅极与D/A转换单元的输出端相连，第九晶体管M9的源极接地，第九晶体管M9的漏极与第七晶体管M7的源极、第八晶体管M8的源极接在一起，第七晶体管M7与输入调制信号的反相端Datn相连，第八晶体管M8的栅极与输入调制信号的同相端Datp相连，第七晶体管M7的漏极、激光器LD的阳极均与电源VDD相连，第八晶体管M8的漏极与激光器LD的阴极相连。
5.如权利要求4所述的用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，其特征在于：所述带隙基准源BG产生的基准电源Vref经过放大器AMP、第一晶体管M1，在外置的参考电阻Rref上产生精确的基准电压，并使得通过第一晶体管M1的电流为基准电流；第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4构成电流镜，第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4分别通过第一晶体管M1的基准电流镜像到采样电阻Rtest、第五晶体管M5、第六晶体管M6，并分别在第二晶体管M2的漏极、第三晶体管M3的漏极、第四晶体管M4的漏极产生采样电阻Rtest、第五晶体管M5及第六晶体管M6这三个工艺角偏差电压。
6.如权利要求5所述的用于集成激光驱动器的调制电流工艺角数字补偿电路，其特征在于：所述激光驱动器的调制电流控制单元LDD MOD&LD通过第九晶体管M9来控制尾电流的变化，并由输入调制信号的同相端Datp和输入调制信号的反相端Datn的变化来将调制电流施加于激光器LD。
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Effective date of registration: 20170607 Address after: 430074, Hubei Wuhan East Lake Development Zone, Kanto Industrial Park, beacon Road, optical communications building, industrial building, two floor Patentee after: Wuhan flying Microelectronics Technology Co., Ltd. Address before: China Science and Technology Park Dongxin road East Lake Development Zone 430074 Hubei Province, Wuhan City, No. 5 Patentee before: Fenghuo Communication Science &. Technology Co., Ltd. |
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Effective date of registration: 20170802 Address after: 430000 East Lake high tech Development Zone, Hubei Province, No. 6, No., high and new technology development zone, No. four Co-patentee after: Wuhan flying Microelectronics Technology Co., Ltd. Patentee after: Fenghuo Communication Science &. Technology Co., Ltd. Address before: 430074, Hubei Wuhan East Lake Development Zone, Kanto Industrial Park, beacon Road, optical communications building, industrial building, two floor Patentee before: Wuhan flying Microelectronics Technology Co., Ltd. |