為了防止驅(qū)動電流的波動會影響半導(dǎo)體激光器激射波長及發(fā)光功率,設(shè)計了一款具有較強(qiáng)抗干擾能力的半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路以深度負(fù)反饋架構(gòu)為核心,通過STM32控制器調(diào)節(jié)輸出電流直流信號的大小以及調(diào)制波信號的頻率與幅值。對整個環(huán)路進(jìn)行一階人工分析,并且結(jié)合Tina-TI仿真引入?yún)?shù)可調(diào)的噪聲抑制網(wǎng)絡(luò),保證目標(biāo)設(shè)置頻率下環(huán)路響應(yīng)能力的同時具有較強(qiáng)的抗干擾能力。實(shí)驗(yàn)表明,該激光器電流驅(qū)動電路對目標(biāo)頻率10倍頻程以上環(huán)路噪聲的抑制可達(dá)到20 dB以上,并且對目標(biāo)頻率的調(diào)制波響應(yīng)良好,頻率的輸出值與設(shè)定值最大偏差為0.001 Hz,控制線性度為0.999 9,直流偏置下驅(qū)動電流2 h短期穩(wěn)定度優(yōu)于0.005 6%,63 h長期穩(wěn)定度優(yōu)于0.011%,激光器功率控制線性度為0.999 4,標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.092 87。 

【文章來源】：紅外與激光工程. 2020年06期 北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【圖文】：

Tina-TI仿真圖Fig.5Tina-TIsimulationdiagram

出電流值，并在上位機(jī)進(jìn)行顯示。為了保證激光器運(yùn)行的安全性，設(shè)計了慢啟動單元，對ACC模塊進(jìn)行延時上電，并且在激光二極管(LaserDiode，LD)兩端反向并聯(lián)肖特基二極管，防止電路產(chǎn)生反向電流對LD造成破壞。該電路采用電源分組提供，PCB數(shù)字模擬地分開布局單點(diǎn)接地的方式減小相互干擾。圖1整體框圖Fig.1Overallblockdiagram1.2自動電流控制模塊自動電流控制模塊以運(yùn)放和MOSFET為核心構(gòu)成深度負(fù)反饋系統(tǒng)，如圖2所示，通過采樣電阻Rsample將電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，該電壓值作為運(yùn)放U1的負(fù)輸入端，設(shè)置電壓作為U1的正輸入端，通過比較器U1改變MOS管Q1的基極電壓來控制MOS管的導(dǎo)通程度，從而使輸出電流穩(wěn)定在設(shè)定值上。其中，Rg為Q1基極的限流電阻，Rg的存在不僅有利于后面環(huán)路的分析，也為噪聲抑制網(wǎng)絡(luò)的引入提供了接口。其中，由于設(shè)置電壓的交流分量較小，而直流分量由DAC提供，在0~3.3V之間，為了保證在0~110mA內(nèi)的控制精度，選用30Ω，精度為0.1%，溫漂系數(shù)為25ppm/℃的高精度采樣電阻。首先對整個環(huán)路建立小信號簡化模型，如圖3所示。頻率調(diào)節(jié)范圍的設(shè)計目標(biāo)為0~50kHz，采用帶寬較寬的運(yùn)放將會增加噪聲抑制網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，因此在這里采用型號為OP07CDR的運(yùn)放，該款運(yùn)放單位增益帶寬為600kHz，壓擺率為0.3V/μs，滿足使用要求，MOS管Q1選取IRF540[1415]。根據(jù)OP07的數(shù)據(jù)手冊，其低頻主極點(diǎn)fpL為1Hz，高頻主極點(diǎn)fpH為4MHz左右，開環(huán)輸出電阻Ro為60Ω，以此為U1的建模依據(jù)進(jìn)行建模。圖3中，Rin為運(yùn)放U1的輸入電阻，V

出電流值，并在上位機(jī)進(jìn)行顯示。為了保證激光器運(yùn)行的安全性，設(shè)計了慢啟動單元，對ACC模塊進(jìn)行延時上電，并且在激光二極管(LaserDiode，LD)兩端反向并聯(lián)肖特基二極管，防止電路產(chǎn)生反向電流對LD造成破壞。該電路采用電源分組提供，PCB數(shù)字模擬地分開布局單點(diǎn)接地的方式減小相互干擾。圖1整體框圖Fig.1Overallblockdiagram1.2自動電流控制模塊自動電流控制模塊以運(yùn)放和MOSFET為核心構(gòu)成深度負(fù)反饋系統(tǒng)，如圖2所示，通過采樣電阻Rsample將電流值轉(zhuǎn)換為電壓值，該電壓值作為運(yùn)放U1的負(fù)輸入端，設(shè)置電壓作為U1的正輸入端，通過比較器U1改變MOS管Q1的基極電壓來控制MOS管的導(dǎo)通程度，從而使輸出電流穩(wěn)定在設(shè)定值上。其中，Rg為Q1基極的限流電阻，Rg的存在不僅有利于后面環(huán)路的分析，也為噪聲抑制網(wǎng)絡(luò)的引入提供了接口。其中，由于設(shè)置電壓的交流分量較小，而直流分量由DAC提供，在0~3.3V之間，為了保證在0~110mA內(nèi)的控制精度，選用30Ω，精度為0.1%，溫漂系數(shù)為25ppm/℃的高精度采樣電阻。首先對整個環(huán)路建立小信號簡化模型，如圖3所示。頻率調(diào)節(jié)范圍的設(shè)計目標(biāo)為0~50kHz，采用帶寬較寬的運(yùn)放將會增加噪聲抑制網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，因此在這里采用型號為OP07CDR的運(yùn)放，該款運(yùn)放單位增益帶寬為600kHz，壓擺率為0.3V/μs，滿足使用要求，MOS管Q1選取IRF540[1415]。根據(jù)OP07的數(shù)據(jù)手冊，其低頻主極點(diǎn)fpL為1Hz，高頻主極點(diǎn)fpH為4MHz左右，開環(huán)輸出電阻Ro為60Ω，以此為U1的建模依據(jù)進(jìn)行建模。圖3中，Rin為運(yùn)放U1的輸入電阻，V

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：2950773