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FPGA激光器驱动电路设计指南

FPGA激光器驱动电路设计指南
利用波长调制光谱技术测量气体浓度,需要使用波长可调谐的激光器,分布反馈式(Distributed Feed Back,DFB)激光器是可选的一种光源。

本文介绍了用于波长调制光谱技术的激光器驱动电路的设计。

由于波长与驱动电流
有确定的依赖关系,研究半导体激光器的电流驱动是很有必要的,本文设计的
压控恒流源可实现对激光器的恒流驱动。

通过直接频率合成技术(Direct
Digital($132.9200) Synthesis,DDS)产生的正弦信号和三角信号可以对激光器的波长进行微调,实现了对DFB 半导体激光器的波长调制和波长扫描。

基于FPGA 技术实现DDS 主体部分的设计
DDS 是以奈奎斯特采样定理为基础,通过控制相位的增加量,最终合成不同频率的波形信号。

由DDS 基本原理可知,f=Kf0/2N.其中,f0 是系统时钟的频率,N 为相位寄存器的字长,K 是频率控制字。

由此可知,输出频率f 的大小由N 和K 的大小决定。

DSS 基本结构框
加法器电路
DDS 产生的两路信号需要加法器进行叠加。

加法器的核心器件是运算放大器。

本系统采用同向加法电路,如下
压控恒流源电路设计
本系统设计了压控恒流源,它主要是利用电压负反馈的原理制作而成的,它由运算放大器OP07 N 沟道增强型场效应管。

采样电阻和二极管等组成,原理
根据场效应管的工作原理可知,当该电路正常工作时候,流过激光器的。

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