Necesito diseñar un circuito Bias-T para un diodo láser: ayuda a elegir los valores de los componentes

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Necesito modular un láser de diodo con una fuente de RF. He encontrado partes en Minicircuits que pueden hacer esto, pero me gustaría tener el Bias-T y el amplificador en mi propia PCB. Por lo tanto, necesito diseñar un circuito de polarización T que mezcle mi fuente de corriente constante con la fuente de RF para controlar el láser.

Me cuesta mucho elegir los valores de condensador e inductor para el Bias-T, ya que no conozco la impedancia de carga del láser de diodo. ¿Cómo puedo averiguar esto? ¿Sería mejor poner una resistencia de 50 ohmios en paralelo con el diodo y luego diseñar el Bias-T para una carga de 50 ohmios?

Actualización : después de pensarlo un poco, parece razonable usar las características de I / V del diodo, después del encendido, para aproximar la resistencia. Esto produce un valor muy bajo - 5-10 ohmios. Esto, sin embargo, no se aproxima a la carga mientras el diodo está apagado. Supongo que esto sería muy alto. Pero, el propósito del Bias-T sería sesgar el diodo para que esté siempre encendido, por lo que supongo que solo las características de encendido serían suficientes. ¿Suena razonable?

Actualización 2 : mi diseño debe suministrar ~ 200 mA al diodo. Es un diodo de 405 nm, por lo que el voltaje de operación es de ~ 4-5.5 v. Tengo un ancho de banda amplio, por lo que en cualquier lugar desde un Fc de 5 Mhz a 50 MHz probablemente funcionará. Mi ancho de banda de transmisión es de aproximadamente 2 MHz.

    
pregunta gallamine

1 respuesta

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Voy a hacer algunas suposiciones aquí, debido a lo que creo que es correcto. Si completa más información, le puedo dar una respuesta más específica. Intentaré incluir las matemáticas que muestran el caso general.

El primer paso será estimar la impedancia de pequeña señal del diodo. Cree un modelo I-V lineal por partes para su diodo láser. Lo ideal sería que los datos de origen estuvieran en una hoja de datos, pero es posible que deba medir la curva usted mismo. Debería verse algo como esto:

Encuentralapendientedelaregiónactiva.Enestedibujo,esoseríaaproximadamente100uA/20mV.Tomelainversadeeso,yparaeldiodoESTElaimpedanciaseríade200ohmios.

Supuesto:LaseñaldeentradadeRFes10MHzFMconunadesviaciónde25kHz(f_minesaproximadamenteigualaf_max)

Ahora, calculemos el valor del capacitor que necesitamos para el circuito bias-t. El condensador proporciona una ruta de baja impedancia para cargar la señal de RF (diodo) y una ruta de alta impedancia para CC. Al dimensionar el capacitor, debemos hacerlo lo suficientemente grande como para proporcionar un corto RF. Voy a disparar para una relación de impedancia de 1: 100. Eso significa que nuestro condensador necesita una impedancia de 2 ohmios a nuestra frecuencia mínima.

Xc = 1/2*pi*f*C; C=1/(2*pi*f*Xc)
C = 1 / (2 * 3.14 * 10MHz * 2Ohms) = 8nF

Nuestra capacitancia mínima es 8nF, asumiendo una relación de 1: 100. Puede hacer que la capacitancia sea más grande, pero los capacitores más grandes pueden tener características parásitas peores. Use un buen condensador cerámico (C0G / NP0) aquí.

A continuación, necesitamos calcular el valor del inductor. Queremos que el inductor actúe como un circuito abierto en las frecuencias de RF. Diseñemos el inductor para que tenga una relación de impedancia de 100: 1 al diodo en RF. Entonces necesitamos que nuestro inductor tenga una impedancia de 20,000 ohmios en la frecuencia mínima.

Xl = 2*pi*f*L;  L = Xl / (2 * pi * f)
L = 20,000 Ohms / (2 * 3.14 * 10MHz) = 318uH

A partir de estos cálculos, nuestra inductancia mínima es 318uH, que es bastante grande. En algún momento, la capacitancia parásita en el inductor comenzará a parecer un cortocircuito. Si compra un inductor, busque la frecuencia de resonancia propia como el límite superior que se puede usar. Necesitaría reducir la relación de impedancia para encontrar un inductor viable.

Los inductores son más complicados de seleccionar que los condensadores. Al realizar una búsqueda en Digikey de "choke fijo", seleccione y aplique los parámetros en este orden:

  1. Seleccione todas las corrientes de saturación mayores que su corriente máxima de diodo. (aplicar)
  2. Seleccione todas las frecuencias de auto-resonancia mayores a 2-3 veces su frecuencia máxima. (aplicar)

A medida que disminuye el tamaño de su inductor, menos energía de RF irá al diodo láser. Puede compensar esto aumentando su potencia de entrada, pero su eficiencia se verá afectada. Al igual que con toda la ingeniería, debe decidir qué compensaciones hace en su diseño. Si publica más información, puedo adaptar la respuesta a sus datos.

    
respondido por el W5VO

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