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产品详细

产品名称: FPGA激光器驱动电路设计指南

发布日期: 2020-07-29 21:04

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简述:  诈欺波长调制光谱工夫衡量气体浓度,须要利用波长可调谐的激光器,散布反应式(Distributed Feed Back, DFB)激光器是可选的一种光源。本文先容了用于波长调制光谱工夫的激光器的安排

产品详情

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  诈欺波长调制光谱工夫衡量气体浓度,须要利用波长可调谐的激光器,散布反应式(Distributed Feed Back, DFB)激光器是可选的一种光源。本文先容了用于波长调制光谱工夫的激光器的安排。因为波长与驱动电流有确定的依赖相闭,琢磨半导体激光器的电流驱动是很有须要的,本文安排的压控恒流源可完成对激光器的恒流驱动。通过直接频率合成工夫(Direct DigitalSynthesis,DDS)发生的正弦信号和三角信号能够对激光器的波长举行微调,完成了对DFB 半导体激光器的波长调制和波长扫描。

  DDS 是以奈奎斯特采样定理为根柢,通过驾驭相位的加众量,最终合成分别频率的波形信号。由DDS 根本道理可知,f=Kf0/2N.个中,f0 是编制时钟的频率,N 为相位寄存器的字长,K 是频率驾驭字。由此可知,输出频率f 的巨细由N 和K 的巨细决断。

  DSS 根本机闭框图如图1 所示,它包罗频率驾驭字。相位驾驭字。加法器。寄存器。波形存储器。DAC 等模块。本安排以正弦信号发生为例,采用方针机闭,利用VHDL 措辞举行轨范编写,并诈欺A1tera 公司的QuartusII 软件对各一面模块的代码举行编译和仿线 所示。

  DDS 发生的两道信号须要加法器举行叠加。加法器的重心器件是运算放大器。本编制采用同向加法电道,如下图5 所示。

  本编制安排了压控恒流源,它紧要是诈欺电压负反应的道理创制而成的,它由运算放大器OP07 N 沟道巩固型场效应管。采样电阻和二极管等构成,道理图如图6 所示:

  依照场效应管的作事道理可知,当该电道寻常作事功夫,流过激光器的电流Ilaser 等于流过电阻R23 的电流IR23.

  为了包管电道正在动态的流程中保留激光器电流的安谧性,电容与运放并联,变成积分电道,用意是赐与阻尼,抗御电道波动。与激光器并联的反向二极管是起分流用意,抗御浪涌击穿激光器,偏护激光器。

  本文安排了一种半导体激光器驱动电道,要点先容了诈欺FPGA完成DDS 的格式。诈欺QuartusII 软件举行正在线仿真,删除了后期举行归纳试验的差池率。正在实现编制的重心一面安排之后,对硬件电道的安排举行了详明的商榷,包罗加法器和压控恒流源的安排等。该驱动电道全程安排数字化,能够很便当的行使到激光器驱动和气体检测中,具有肯定的参考意思。DDS 编制模块测试本编制采用A1tera 公司CycloneII 系列的EP2C8Q208C8N($23.3400)型芯片,总逻辑单位达8256 个,I/O 引脚为138 个,该芯片具有庞大的硬件逻辑性能。将DDS 信号源安排文献正在线编译下到FPGA最小编制板上,再通过DAC 转换器,最终获得了输出频率为20k Hz 的正弦波形,其用来举行DFB 激光器的调制,如图3 所示。

  为了提升激光器驱动电道的功能,安排了一款低本钱。数字化的激光器驱动电道,包罗波长调制电道,波长扫描电道,加法器电道以及压控恒流源电道。诈欺现场可编程门阵列天生的直接频率合成器能够发生频率可调的正弦波和三角波,并诈欺QuartusII 软件举行正在线仿真和调试。然后诈欺加法电道举行叠加,并将其输出信号与恒流驱动整合到一块,实现对散布反应式激光器的驱动。结尾,举行了模仿试验琢磨,结果证据该驱动电道具有较高的安谧性。

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