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ECL电源开关的应用研究(2)

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/2/17 11:30:47   

 关键词:  光纤通信系统 电源 ECL

2 ECL电流开关的应用

目前,笔者在一个高速数字系统中应用了ECL电流驱动器其基本原理如图3示。其中Q1、Q2、和Q5构成基本的调制电路,Q3和Q4实现电平移位,集成器件MC10H124完成信号的电平转换(TTL→ECL)。MC10H124引脚功能如图3所示,使用时需注意在ECL电平输出脚(如图中②、④脚)要通过50Ω电阻外接-2V电压,未用的输出脚通过50Ω电阻接地。从②或④脚输出ECL电平信号,第⑥脚接公共选通电压(这里接+4V电压)。

2.1 ECL电路的主要特点

对激光器进行高速脉冲调制时,常采用ECL电流开关。它既有很快的开关速度,又能保护良好的电流脉冲波形。从电路结构上看,ECL属于非饱和型数字逻辑,工作时晶体行之有效放大和截止两上状态间转换,不进入饱和区,根除了TTL电路中晶体管由饱和到截卡(即由“开”到“关”)转换时所需释放超量存储电荷的“存储时间”,从根本上消除了限制速度的主要障碍——晶体管的饱和时间,极大地提高了ECL电路的速度,其平均延尺时间达到来纳秒数量级。如果图3中采用两级差分电流开关并且双边驱动,则既可改善电流脉冲的波形又可提高开关速度。

图3中参考电压VBB作为ECL电路的重要组成部分,通常取在ECL逻辑高、低电平的中心VBB=-1.3V(ECL)的逻辑高电平VOH=-0.8V,低电平VOL=-1.8V,使高、低电平的噪声容限基本相等,电路在全工作温度范围内噪声容限的变化不会太大。VBB常与ECL电路共用负电源,在电阻分压器的基础上,利用二极管和射极跟随器电平移位构成。

2.2 系统测试数据及其抗干扰能力分析

在图3所示电路中,通过实验发现电路中R1和R2的取值对电路抗干扰能力有重要的影响。在一定范围内,若R2不变,增大R1会使Q3基极输入端信号的动态范围有所增大,即ECL电流开关的回差电压(类似施密特触发器)增大,确保VBB介于该范围内电流开关能正常工作,因此可以减小噪声导致Q3基极输入的ECL信号微小波动而导致电流开关误动作。开关工作原理如本文1.2所述,以提高抗干扰能力。实验证明,如果取R1≈10R2时,可使Q3基极输入的ECL电平信号处于一个适当的动态范围内,ECL电流开关具有较合适的回差电压,而Q4基极的参考电压VBB介于该范围内,则Q3基极的输入信号能正常控制激光器LD的驱动电流。

如果去掉芯片MC10H124,理论上分析可知,Q3处于截止状态;但当接上电平转换器(MC10H124)后,由于输出脚外接-2V电压,实验结果测得Q3基极电压升高而工作于放大区。当在MC10H124的信号输入端⑤脚加上数据信号时,测得Q3和Q1基极的信号如下,Vh3:-0.85V~-1.60V;Vb1:-2.20V~-3.00V,而Q4基极的参考电压VBB=-1.3V,介于Vb3的动态范围内,测得Q2的基极电压约为-2.60V,也处于Vb1的动态范围内,因此该ECL电流开关能正常工作。

从上面分析可知,VBB保持稳定是影响ECL电路性能的一个很重要的因素,它决定着电流开关的阀值电压、输出逻辑电平和抗干扰能力。如果由于某种原因造成VBB发生变化,则可能会使输出逻辑混乱,而降低ECL电路的抗干扰能力。因此,只要保持ECL电流开关有一个适当的回差电压和稳定的开关阀值电压VBB,则有利用提高系统的抗干扰能力。特别是电路工作在超高速情况下,这些问题尤为突出。

来源:电子发烧友网
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