专利名称：负载电平转换电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及运用于光模块中高速驱动器的模拟输入量控制领 域，具体地涉及负载电平转换电路。
背景技术：
在DWDM光传丰lr系统中，光才莫块是系统中最基本的发送和4妻收部件。其中，光发送模块发出的光眼图的质量和整个传输系统的 性能紧密相关， 一旦眼图的指标调节到符合要求以后， 一般就不能 受外界因素的影响而改变，外界因素通常是温度、供电电压等。为 了保证光发模块的光眼图的稳定性，就必须保证光发模块中的高速 驱动器工作稳定。现有的光发送模块里中的高速驱动器的使用如图1所示。它们基本都是负电源供电。同时还有一些可调节的负电平控制量如V^电平、VM。。电压、交叉点调节电压等来控制驱动芯片的工作状态。现在用到的高速驱动器芯片MAX3941、 VSC7984、 VSC7937等都是利用这样的控制模式。由于V。w电平、1。。电压、交叉点调节电压是负电平，但是一般 控制信号是通过MCU的D/A输出或者一个正的电压基准在数字电 位器上的分压产生的正电平，这就需要一个电平转换电路将正电平 转换成负电平来控制高速驱动器，如图2所示。
为了保证高速驱动器在某一个对该传输系统最佳的工作点的稳定工作，该电平转换电路需要满足以下要求该负电平要线性对应 于控制正电平；该负电平不受负电源拉偏的影响，相对于负电源稳 定；该负电平不随外界温度变化而变化。基于上述原因，需要一种可调的负载电平转换电路。发明内容本发明的主要目的在于提供一种负电平相对于负电源稳定以及 换电路。根据本发明的一方面，该负载电平转换电路包括正电平设定 电压单元，用于引入正电压电平；误差控制单元，用于根据来自反 馈电路单元和正电平设定电压单元的电压电平产生控制信号来控制 可控电流源；反馈电^各单元，用于将可控电流源的电压电平反々贵给 误差控制单元；可控电流源，基于误差控制单元的控制，产生电流； 以及电流电压转换单元，将可控电流源产生的电流转换为负输出电 压电平并将其输出。在该负载电平转换电路中，还包括负基准电源，用于向负载 电平转换单路供电；以及输出单元，用于输出负输出电压电平与负基准电源4是供的电压之间的电压差。在该负载电平转换电路中，误差控制单元、反馈电路单元、以 及可控电流源形成一个回^各。正电平i殳定电压单元产生的正电压电 平是范围可调的正电压电平，负输出电压电平为范围可调的负输出 电压电平。正电平设定电压单元包括一个可变电阻器，其中，可变 电阻器的输出端为正电平设定电压单元的输出端。此外，在该负载电平转换电路中，可控电流源为一个三极管，三极管包括基极，连接至误差控制单元的输出端；发射极，连接 至反馈电路单元的输入端；以及集电极，连接至电流电压转换单元。 其中，三才及管为PNP型三才及管。此外，在该负载电平转换电路中，误差控制单元包括一个运算 放大器，运算放大器包括同相输入端，连接至正电平设定电压单 元的l餘出端；反相输入端，连4妄至反々贵电路单元的l命出端；以及输 出端，通过电阻器连4妄至可控电流源的llr入端。通过本发明的上述方面，该电路lt出的负电平调节范围可以才艮 据要求设定。该电平转换电路产生的负电平相对于负电源稳定，不 随温度变化而变化。本发明的其它特征和优点将在随后的i兌明书中阐述，并且，部 分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发 明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附 图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的 一部 分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的 限制。在附图中图1是示出了现有技术的负电平转换电路在高速驱动器控制电 ^各中的位置的示意图；图2是示出了负载电平转换电路的功能的示意图；图3是示出了根据本发明实施例的负载电平转换电路的框图；图4是示出了根据本发明实施例的控制量的调整范围的曲线图；具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此 处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本 发明。在本发明的实施例中，提供了一种负载电平转换电路。图3是示出了根据本发明实施例的负载电平转换电路的框图。 如图3所示，它包括正电平设定电压单元l、误差控制单元2、反 ^t电^各单元3、可控电流源单元4、电流电压转4灸单元5、负电源基 准单元6。其中，负电源基准单元6是一个负电平基准电压；正电 平i殳定电压单元1是一个范围可调的正电压，该调节范围决定了最 后输出负电平的调节范围；误差控制单元2环节作为一个控制器根 据反馈电路单元3和正电平设定电压单元1的差值产生控制量控制 一个可控电流源单元4;电流电压專争4灸单元5爿寻可控电流源单元4 输出的电流经电流电压转换单元5转换成最后的负电平。该方案对温度是不敏感的。即使方案中负电源基准单元6是随 温度变化的，可以通过误差控制单元2、反々贵电^各单元3、可控电流 源单元4、电流电压转:换单元5形成的控制回^各产生相对于负电源 基准单元6不变的输出负电平。
下面是利用该负电平转换电路产生可调的负电平信号控制EML驱动器VSC7984的具体应用。图5是示出了根据本发明实施 例的负载电平转换电路的结构图。如图5所示，其中，Rr、稳压管、 R4为电源，该电^各中的Rl、 Rv、 R2组成了图3中的电平设定电压 单元l;运算方文大器组成了图3中的误差控制单元2; Cl、 R3、 R5 组成了图3中的反馈电路单元3; Ql组成了图3中的可控电流源单 元4; R6组成了图3中电流电压转换单元5; -5.0V供电电压即是图 3中负电源基准单元6。根据VSC7984的数据手册，有三个控制量Vpw、 VMOD、 Vofs 需要控制，图4是示出了根据本发明实施例的控制量的调整范围的 曲线图。如图4所示，相应的控制范围得到以下关系式，其中V^为 VSC7984的负电源供电-5.0V。<formula>formula see original document page 8</formula>利用图5所示的负电平转换电路可分别对VPW、 VMOD、 VoFs进 行控制。根据等式(l)、 (2)、 (3) 4是供的调节范围可以确定三组图 5中的参数。从温度特性来看，图5的电路中对温度敏感的器件是PNP三极 管Ql,设计的思^各是通过反々贵的方式消除因为PNP的温度特性而 影响电路的工作。假设温度增加，Ql的〃系数增大，相应i增大， Ql的发射极电压下降，运》文的负输入端电压下降，导致Ql的发射 极电压上升，lvj减小，i减小。通过反馈电路使负电平对温度不敏 在此分析了通过对Vpw的控制来确定图5中的各个参数R1 R5 及C1的具体过程。由于Ql基极电平最低不低于OV，可以得到Vr - iR5 — VBE(Q,) 2 0(忽略Q1的基才及电;克)<formula>formula see original document page 9</formula>一般地，VBE(Q1)=0.9V2.5V-VBE(Q1)= 2.5V-0.9V =, 2.5mA 2.5mA取115=511欧姆c利用参考电压V,和数字电位器Rv产生设定电压X，其中V「和Va 的关系如等式(1 )所示<formula>formula see original document page 9</formula>(4)同时还可以;得到<formula>formula see original document page 9</formula>(5)<formula>formula see original document page 9</formula>(6)根据等式(4)、 (5)、 (6)可以得到负电平VGs的表达式(7)。 从等式(l)中可以看出该负电平V。s和负电源基准没有关系；若可
变电阻器aRv增大或减小，负电平V。s就会相应的减小或增大，即通 过可变电阻器改变i殳定电压可以改变负电平电压。<formula>formula see original document page 10</formula>(7)根据等式(1)、 (7)得到在Vpw的调节范围的边界等式,0.5V =1KQ2.5V =511Q 1KQR'511Q50KQ + R, +R250KQ + 50KQ + R, +R，2.5V2.5V可以求得R1二22.1K、 R2=100K。此夕卜，R3、 R4、 CI的值不重 要，可以取R342.1K、 R4=511、 Cl=0.1uF。利用同样的方法，根据等式(2)、 (3)、 (7)可以得到V,、 V。FS 两组R1 R5及CI的参凄t。综上所述，根据本发明，利用该电路可以使输出的负电平稳定， 也就是说如果负电源由于某些原因产生拉偏，这个负电平相对于负 电源基准是稳定的。同时该负电平对温度变化不敏感，负电平调节 范围可以根据要求设定。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在 本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种负载电平转换电路，其特征在于，包括正电平i殳定电压单元，用于引入正电压电平；误差控制单元，用于才艮据来自反々贵电路单元和所述正电平 设定电压单元的电压电平产生控制信号来控制可控电流源；所述反馈电路单元，用于将所述可控电流源的电压电平反 々贵给所述误差控制单元；所述可控电流源，基于所述误差控制单元的控制，产生电 流；以及电流电压转换单元，将所述可控电流源产生的电流转换为 负输出电压电平并将其输出。
2. 根据权利要求1所述的负载电平转换电路，其特征在于，还包 括负基准电源，用于向所述负载电平转换单路供电；以及输出单元，用于输出所述负输出电压电平与所述负基准电 源提供的电压之间的电压差。
3. 根据权利要求1所述的负载电平转换电路，其特征在于，所述 误差控制单元、所述反々贵电^各单元、以及所述可控电流源形成 一个回路。
4. 根据权利要求1或2所述的负载电平转换电路，其特征在于， 所述正电平i殳定电压单元产生的正电压电平是范围可调的正 电压电平。
5. 根据权利要求4所述的负载电平转换电路，其特征在于，所述 负输出电压电平为范围可调的负输出电压电平。
6. 根据权利要求1或2所述的负载电平转换电路，其特征在于， 所述正电平i殳定电压单元包括一个可变电阻器，其中，所述可 变电阻器的输出端为所述正电平设定电压单元的输出端。
7. 根据权利要求1或2所述的负载电平转换电路，其特征在于， 所述可控电流源为一个三纟及管，所述三纟及管包4舌基极，连接至所述误差控制单元的输出端；发射极，连接至所述反馈电路单元的输入端；以及集电极，连接至所述电流电压转换单元。
8. 根据权利要求7所述的负载电平转换电路，其特征在于，所述 三极管为PNP型三极管。
9. 根据权利要求1或2所述的负载电平转换电路，其特征在于， 所述误差控制单元包括一个运算放大器，所述运算放大器包 括同相输入端，连接至所述正电平设定电压单元的所述输出端；反相输入端，连接至所述反馈电路单元的输出端；以及 ^"出端，通过电阻器连4妄至所述可控电流源的l命入端。
全文摘要
本发明公开了负载电平转换电路，包括正电平设定电压单元，用于引入正电压电平；误差控制单元，用于根据来自反馈电路单元和正电平设定电压单元的电压电平产生控制信号来控制可控电流源；反馈电路单元，用于将可控电流源的电压电平反馈给误差控制单元；可控电流源，基于误差控制单元的控制，产生电流；以及电流电压转换单元，将可控电流源产生的电流转换为负输出电压电平并将其输出。通过本发明，利用该电路可以使输出的负电平稳定，也就是说如果负电源由于某些原因产生拉偏，这个负电平相对于负电源基准是稳定的。同时该负电平对温度变化不敏感，负电平调节范围可以根据要求设定。
文档编号G05F1/46GK101145064SQ20071012767
公开日2008年3月19日 申请日期2007年6月25日 优先权日2007年6月25日
发明者平 崔 申请人:中兴通讯股份有限公司