CN105045326A - 保持apd高压电压在供电电压拉偏时不变的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，包括：检索查找表以获取当前温度对应的APD高压电压值的理论设置值；检测光模块当前的实际供电电压值；判断实际供电电压值与典型供电电压值是否有偏差；若有偏差根据补偿算法对理论设置值进行补偿以得到实际设置值，根据实际设置值和实际供电电压值得到的输出电压值等于根据理论设置值和典型供电电压值得到的输出电压值；根据MCU的输出电压值获取APD高压电压值。与现有技术相比，本发明在供电电压发生变化时，对理论设置值进行补偿，保证了MCU的输出电压值不随供电电压拉偏变化，进而APD高压电压值恒定且成本较低。本发明同时公开了一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置。

Description

保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法及装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，更具体的涉及一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法及装置。

背景技术

光模块(opticalmodule)由光电子器件、功能电路和光接口等组成，其中光电子器件包括发射和接收两部分。近年来随着链路预算的提高，对光模块的灵敏度提出越来越高的要求，为了实现高灵敏，光模块一般采用APD-TIA光接收组件，其中，APD是一种雪崩光电二极管，其工作在反向高压条件下性能最佳，因此需要一个极高的APD高压电压，这个高压一般在30V～50V左右。而目前光模块的工作电压一般为1.8V、3.3V或5V，因此，光模块中需要一个APD高压电压电路来实现APD-TIA光组件所需的反向高压。

典型的APD高压电压电路主要包括升压电路、倍压电路以及DAC/PWM(MCU)控制三部分，其中DAC/PWM电路与升压电路的反馈管脚(FB)连接，通过控制DAC/PWM电路输出到反馈管脚(FB)的电流大小及流向来设置所需要达到升压电压值，然后通过倍压电路进行倍压以达到APD工作所需的APD高压电压值，从而DAC/PWM电路输出电压的波动，都会影响最终的APD高压电压值。此外，虽然光模块的典型供电电压值一般为1.8V、3.3V或5V，但是根据标准要求，需要光模块供电电压能容忍5％的拉偏，如针对3.3V的供电电压，那就需要光模块能在3.15V～3.45V的供电电压范围内保证正常工作。当前光模块在设计中，DAC/PWM电路通常直接采用光模块的供电电压作为基准电压，且DAC/PWM电路的输出电压与基准电压以及设置值A相关，其中设置值A与所需得到的APD高压电压值一一对应，因此，由于设置值A不变，当供电电压在所允许的拉偏范围内变动时，会导致DAC/PWM电路输出电压随供电电压的波动而变化，进而影响了经APD高压电压电路处理得到的APD高压电压值，会造成光模块供电电压在拉偏范围内变动时，光模块的灵敏度性能不能在整个拉偏电压范围内保持最佳，使得光模块存在极大的质量隐患。

为了消除以上隐患，传统解决方案是将DAC/PWM电路的基准电压采用光模块内部的固定参考电压，而不是直接采用光模块供电电压。然而，一方面由于光模块资源和成本的限制，有的光模块方案内部并没有现成的可供参考的固定电压，需要增加额外的成本才能实现；另一方面，有的DAC/PWM电路(特别是采用PWM电路方案时)只能以光模块供电电压作为基准电压，无法参考到参考电压上，此时上述技术问题无法得到解决。因此，传统解决方案并不能彻底解决因供电电压拉偏而造成光模块灵敏度劣化的质量隐患，并且即便在能解决的方案设计中，有的需要增加额外的成本才能实现。

因此，急需一种成本低且能保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，以彻底解决因供电电压拉偏而造成光模块灵敏度劣化的问题，使光模块性能达到最佳，且解决方案所需成本较低。

为实现上述目的，本发明提供了一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，包括以下步骤：

检索查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值，所述查找表中存储有温度与APD高压电压值、所述APD高压电压值与所述理论设置值之间的映射关系；

检测光模块当前的实际供电电压值；

判断所述实际供电电压值与典型供电电压值之间是否有偏差；

若判断结果为是，根据预设的补偿算法对所述理论设置值进行补偿以得到所述APD高压电压值的实际设置值，其中MCU的输出电压值与MCU的供电电压和设定值相关联，根据所述实际设置值和所述实际供电电压值得到的所述输出电压值等于根据所述理论设置值和所述典型供电电压值得到的所述输出电压值；

MCU根据所述实际供电电压值与所述实际设置值获取所述输出电压值以得到不随供电电压变化的所述APD高压电压值。

与现有技术相比，本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，在查找到与当前温度对应的APD高压电压值的理论设置值之后，检测光模块当前的实际供电电压值并判断判断实际供电电压值与典型供电电压值之间是否有偏差，若有偏差，则根据预设的补偿算法对理论设置值进行补偿以得到实际设置值，且实际设置值使得根据实际设置值和实际供电电压值得到的MCU的输出电压值等于根据理论设置值和典型供电电压值得到的输出电压值，从而在供电电压发生变化后，通过对设置值(理论设置值)进行相应的补偿处理，可以使得MCU的输出电压值保持恒定，进而根据输出电压值得到的APD高压电压值也保持恒定，从而APD高压电压不会随供电电压拉偏而变化，实现了APD高压电压值的恒定，避免了光模块灵敏度劣化的问题，使光模块性能达到最佳，且通过程序控制所需成本较低。

较佳地，所述补偿算法包括：

判断所述实际供电电压值与所述典型供电电压值的偏差是否在拉偏范围内；

若判断结果为是，根据第一补偿公式计算所述实际设置值，所述第一补偿公式为：B＝A+offset*(X-Y)，其中B为所述实际设置值，A为所述理论设置值，X为所述实际供电电压值，Y为所述典型供电电压值，offset为补偿偏置值；

若判断结果为否，根据第二补偿公式计算所述实际设置值，所述第二补偿公式为：B＝A±offset*5％。

较佳地，所述补偿偏置值为根据雪崩光电二极管的特性得到的固定值。

较佳地，根据预设的补偿算法对所述理论设置值进行补偿以得到与所述实际供电电压值相应的实际设置值之后还包括：

对所述实际设置值进行边界约束以得到进行约束后的所述实际设置值。

较佳地，所述典型供电电压值为1.8V、3.3V或5V，所述拉偏范围为5％。

本发明同时提供了一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置，包括：

存储模块，用于存储设置有温度与APD高压电压值、所述APD高压电压值与MCU的理论设置值之间映射关系的查找表；

检索模块，用于检索所述查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值；

检测模块，用于检测光模块当前的实际供电电压值；

判断模块，用于判断所述实际供电电压值与典型供电电压值之间是否有偏差；

补偿模块，用于在所述判断模块的判断结果为是时，根据预设的补偿算法对所述理论设置值进行补偿以得到所述APD高压电压值的实际设置值，其中MCU的输出电压值与MCU的供电电压和设定值相关联，根据所述实际设置值和所述实际供电电压值得到的所述输出电压值等于根据所述理论设置值和所述典型供电电压值得到的所述输出电压值；

输出模块，用于根据所述实际供电电压值与所述实际设置值获取所述输出电压值以得到不随供电电压变化的所述APD高压电压值。

较佳地，所述补偿模块具体包括：

判断单元，用于判断所述实际供电电压值与所述典型供电电压值的偏差是否在拉偏范围内；

第一补偿单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，根据第一补偿公式计算所述实际设置值，所述第一补偿公式为：B＝A+offset*(X-Y)，其中B为所述实际设置值，A为所述理论设置值，X为所述实际供电电压值，Y为所述典型供电电压值，offset为补偿偏置值；

第二补偿单元，用于在所述判断单元的判断结果为否时，根据第二补偿公式计算所述实际设置值，所述第二补偿公式为：B＝A±offset*5％。

较佳地，所述补偿偏置值为根据雪崩光电二极管的特性得到的固定值。

较佳地，所述保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置还包括：

边界约束模块，用于对所述实际设置值进行边界约束以得到进行约束后的所述实际设置值。

较佳地，所述典型供电电压值为1.8V、3.3V或5V，所述拉偏范围为5％。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法一实施例的流程图。

图2为本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏范围内固定的不变的方法另一实施例的流程图。

图3为本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置一实施例的结构框图。

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本发明提供了一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，以在供电电压发生变化时，对设置值进行反向补偿，以使得MCU(DAC/PWM)的输出电压值在供电电压发生变化时保持不变，进而得到恒定的APD高压电压值。需要说明的是，本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法设置于MCU内，由MCU执行。

请参考图1，本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法包括以下步骤:

步骤S101，检索查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值A，其中查找表中存储有温度与APD高压电压值、APD高压电压值与MCU的设置值之间的映射关系，当温度一定时，所需得到的APD高压电压值是固定的，且APD高压电压值与MCU中的设置值存在一一对应关系，该设置值记为理论设置值A，其中设置值与MCU的基准电压(即供电电压)一起共同影响MCU的输出电压值，现有技术中，理论设置值A是固定不变的，从而当供电电压发生变化时，MCU的输出电压值也会随之发生变化，进而影响得到的APD高压电压值；

步骤S102，检测光模块当前的实际供电电压值X；

步骤S103，判断实际供电电压值X与典型供电电压值Y之间是否有偏差，若判断结果为是，执行步骤S104，反之，执行步骤S106；

步骤S104，根据预设的补偿算法对理论设置值A进行补偿以得到APD高压电压值的实际设置值B，其中MCU的输出电压值与MCU的供电电压和设定值相关联，且经补偿后，根据实际设置值B和实际供电电压值X得到的输出电压值等于根据理论设置值A和典型供电电压值Y得到的输出电压值；

步骤S105，MCU根据实际供电电压值X与实际设置值B获取输出电压值以得到不随供电电压变化的APD高压电压值；

步骤S106，MCU根据APD高压电压值的理论设置值A和典型供电电压值Y获取输出电压值。

与现有技术相比，本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，MCU在光模块的供电电压(即MCU的基准电压)发生变化时，对MCU内部的理论设置值A进行与供电电压变化相反的补偿，以保证根据实际供电电压值X和实际设置值B得到的输出电压值为一恒定值(该恒定值等于根据理论设置值A和典型供电电压值Y得到的输出电压值)，进而由于MCU的输出电压值恒定，经升压电路、倍压电路处理得到的APD高压电压值也是恒定的，不会随供电电压拉偏而变化，实现了APD高压电压值的恒定，避免了光模块灵敏度劣化的问题，使光模块性能达到最佳，且通过软件进行补偿控制以使MCU的输出电压值恒定所需成本较低。

请参考图2，在另一实施例中，本发明保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法包括以下步骤：

步骤S201，检索查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值A，其中查找表中存储有温度与APD高压电压值、APD高压电压值与MCU的理论设置值A之间的映射关系；

步骤S202，检测光模块当前的实际供电电压值X；

步骤S203，判断实际供电电压值X与典型供电电压值Y的偏差是否在拉偏范围内，若判断结果为是，执行步骤S204，反之，执行步骤S205；其中典型供电电压值Y的取值一般为1.8V、3.3V或5V，本实施例中拉偏范围为5％，即判断实际供电电压值X与典型供电电压值Y是否满足Y*95％≤X≤Y*105％；

步骤S204，根据第一补偿公式计算APD高压电压值的实际设置值B，第一补偿公式为：B＝A+offset*(X-Y)，其中offset为补偿偏置值，offset的取值与雪崩二极管(APD)的特性有关且为一固定值，如offset的典型取值为40，其中实际设置值B满足根据实际设置值B和当前的实际供电电压值X计算得到的MCU的输出电压值恒定，该恒定值等于根据理论设置值A和典型供电电压值Y得到的输出电压值，从而当供电电压发生变化时，MCU的输出电压值保持恒定，进而得到的APD高压电压值也恒定；

步骤S205，判断实际供电电压值X与典型供电电压值Y是否满足X＜Y*95％，若判断结果为是，执行步骤S206，反之执行步骤S207；

步骤S206，根据第二补偿公式计算APD高压电压值的实际设置值B，此时B＝A-offset*5％；

步骤S207，根据第二补偿公式计算APD高压电压值的实际设置值B，此时B＝A+offset*5％；

步骤S208，对APD高压电压值的实际设置值B进行边界约束，如实际应用中，实际设置值B应在a1与a2的范围之间，则通过范围区间a1～a2对实际设置值B进行边界约束，如当计算得到的实际设置值B取值为大于a2的某一个数值a3时，进行边界约束后，B的取值为a2；

步骤S209，根据实际设置值B和实际供电电压值X得到MCU的输出电压值，并对输出电压值进行处理以得到APD高压电压值。

再请参考图3，本发明同时提供了一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置100，其包括：

存储模块11，用于存储设置有温度与APD高压电压值映射关系的查找表，且查找表中还存储有APD高压电压值与MCU的理论设置值之间的映射关系；

检索模块12，用于检索查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值；

检测模块13，用于检测光模块当前的实际供电电压值；

判断模块14，用于判断实际供电电压值与典型供电电压值之间是否有偏差；

补偿模块15，用于在判断模块14的判断结果为是时，根据预设的补偿算法对理论设置值进行补偿以得到APD高压电压值的实际设置值，其中MCU的输出电压值与MCU的供电电压和设定值相关联，且经补偿得到的实际设置值满足：根据实际设置值和实际供电电压值得到的输出电压值与根据理论设置值和典型供电电压值得到的输出电压值相等，即对设置值进行的补偿消除了由于供电电压变化而导致的输出电压值的变化；

边界约束模块16，用于对实际设置值进行边界约束以得到进行约束后的实际设置值；

输出模块17，用于根据边界约束后的实际设置值和实际供电电压值获取MCU的输出电压值，并对MCU的输出电压值进行处理以得到APD高压电压值。

具体的，补偿模块15具体包括：

判断单元，用于判断实际供电电压值与典型供电电压值的偏差是否在拉偏范围内；

第一补偿单元，用于在判断单元的判断结果为是时，根据第一补偿公式计算实际设置值，第一补偿公式为：B＝A+offset*(X-Y)，其中B为实际设置值，A为理论设置值，X为实际供电电压值，Y为典型供电电压值，offset为补偿偏置值，其中补偿偏置值根据雪崩光电二极管的特性得到，本实施例中拉偏范围为5％；以及

第二补偿单元，用于在判断单元的判断结果为否时，根据第二补偿公式计算实际设置值，第二补偿公式为：B＝A±offset*5％。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，其特征在于，包括以下步骤：

检索查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值，所述查找表中存储有温度与APD高压电压值、所述APD高压电压值与所述理论设置值之间的映射关系；

检测光模块当前的实际供电电压值；

判断所述实际供电电压值与典型供电电压值之间是否有偏差；

若判断结果为是，根据预设的补偿算法对所述理论设置值进行补偿以得到所述APD高压电压值的实际设置值，其中MCU的输出电压值与MCU的供电电压和设定值相关联，根据所述实际设置值和所述实际供电电压值得到的所述输出电压值等于根据所述理论设置值和所述典型供电电压值得到的所述输出电压值；

MCU根据所述实际供电电压值与所述实际设置值获取所述输出电压值以得到不随供电电压变化的所述APD高压电压值。

2.如权利要求1所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，其特征在于，所述补偿算法包括：

判断所述实际供电电压值与所述典型供电电压值的偏差是否在拉偏范围内；

若判断结果为是，根据第一补偿公式计算所述实际设置值，所述第一补偿公式为：B＝A+offset*(X-Y)，其中B为所述实际设置值，A为所述理论设置值，X为所述实际供电电压值，Y为所述典型供电电压值，offset为补偿偏置值；

若判断结果为否，根据第二补偿公式计算所述实际设置值，所述第二补偿公式为：B＝A±offset*5％。

3.如权利要求2所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，其特征在于，所述补偿偏置值为根据雪崩光电二极管的特性得到的固定值。

4.如权利要求2所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，其特征在于，根据预设的补偿算法对所述理论设置值进行补偿以得到所述APD高压电压值的实际设置值之后还包括：

对所述实际设置值进行边界约束以得到进行约束后的所述实际设置值。

5.如权利要求2所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的方法，其特征在于，所述典型供电电压值为1.8V、3.3V或5V，所述拉偏范围为5％。

6.一种保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储设置有温度与APD高压电压值、所述APD高压电压值与MCU的理论设置值之间映射关系的查找表；

检索模块，用于检索所述查找表以获取当前温度所对应的APD高压电压值的理论设置值；

检测模块，用于检测光模块当前的实际供电电压值；

判断模块，用于判断所述实际供电电压值与典型供电电压值之间是否有偏差；

补偿模块，用于在所述判断模块的判断结果为是时，根据预设的补偿算法对所述理论设置值进行补偿以得到所述APD高压电压值的实际设置值，其中MCU的输出电压值与MCU的供电电压和设定值相关联，根据所述实际设置值和所述实际供电电压值得到的所述输出电压值等于根据所述理论设置值和所述典型供电电压值得到的所述输出电压值；

输出模块，用于根据所述实际供电电压值与所述实际设置值获取所述输出电压值以得到不随供电电压变化的所述APD高压电压值。

7.如权利要求6所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置，其特征在于，所述补偿模块具体包括：

判断单元，用于判断所述实际供电电压值与所述典型供电电压值的偏差是否在拉偏范围内；

第一补偿单元，用于在所述判断单元的判断结果为是时，根据第一补偿公式计算所述实际设置值，所述第一补偿公式为：B＝A+offset*(X-Y)，其中B为所述实际设置值，A为所述理论设置值，X为所述实际供电电压值，Y为所述典型供电电压值，offset为补偿偏置值；

第二补偿单元，用于在所述判断单元的判断结果为否时，根据第二补偿公式计算所述实际设置值，所述第二补偿公式为：B＝A±offset*5％。

8.如权利要求7所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置，其特征在于，所述补偿偏置值为根据雪崩光电二极管的特性得到的固定值。

9.如权利要求7所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置，其特征在于，还包括：

边界约束模块，用于对所述实际设置值进行边界约束以得到进行约束后的所述实际设置值。

10.如权利要求7所述的保持APD高压电压在供电电压拉偏时不变的装置，其特征在于，所述典型供电电压值为1.8V、3.3V或5V，所述拉偏范围为5％。