ADL5317雪崩光电二极管偏置控制器和宽范围(5 nA - 5 mA)电流监控器技术手册

概述
ADL5317是一款高压、宽动态范围偏置和电流监控器件，最适合与雪崩光电二极管一起使用。当提供最高80 V的稳定高压电源时，可以利用3 V兼容 VSET 引脚在6 V至75 V范围内设置VAPD 引脚上的偏置电压。VAPD 引脚提供5 nA至5 mA范围内的源电流，电流镜以5:1比例精确镜像该电流，并通过IPDM 监控器输出源电流。在典型应用中，监控器输出驱动一个电流输入对数放大器，产生代表光电二极管入射光功率的输出。光电二极管阳极可以与高速跨阻放大器相连，以便提取数据流。

施加于VSET 引脚的0.2 V至2.5 V信号（相对于COMM ）以固定增益30放大，在VAPD引脚产生6 V至75 V偏置。ADL5317偏置控制接口的精度很高，只需简单校准便可消除温度影响，使光电二极管的雪崩倍增系数保持恒定。在整个APD偏置电压范围内，电流监控器输出IPDM均能保持其与光电二极管电流的高度线性关系。电流比5:1不随 VSET 和 VPHV 而变化。

ADL5317针对高性能和低噪声设计而开发，适合新一代光纤网络中的APD模块和系统。
数据表：*附件：ADL5317雪崩光电二极管偏置控制器和宽范围(5 nA - 5 mA)电流监控器技术手册.pdf
特性

• 精确设置雪崩光电二极管偏置电压
  宽偏置范围：6 V至75 V，利用3 V兼容控制接口设置
• 60倍光电二极管电流（5:1比例）监控范围
  线性度：0.5% (10 nA - 1 mA)，1% (5 nA - 5 mA)
• 过流保护和过温关断
• 允许使用固定高压开关，从而降低电源去耦和低通滤波要求，实现低噪声收发器设计
• 16引脚小型芯片级封装(LFCSP 3mm × 3mm)

框图

引脚配置描述

典型性能特征

应用信息

ADL5317主要为宽动态范围应用而设计，可简化雪崩光电二极管（APD）偏置电路架构。精确控制APD两端的偏置电压对于维持最佳的增益倍增因子至关重要，该因子会随温度和输入功率而变化。图21展示了如何使用ADL5317及外部温度传感器或模数转换器（ADC）选件来监测APD的环境温度。通过查找表和DAC驱动VSET引脚，能够针对各种条件施加正确的VAPD电压。请注意，为简化起见，省略了引脚9、10以及引脚12至15 。

在该应用中，ADL5317工作在线性模式。APD的偏置电压在VAPD引脚输出，由VSET引脚的电压（VSET）控制。VAPD处的偏置电压等于30×VSET 。

对于给定的高压电源，VAPD引脚的可用电压范围限制在约33 V（或者说，VAPD < 41 V）。这是因为GARD和VAPD引脚之间的电压差必须在VPHV以下约40 V，以防止内部器件击穿。

输入电流ILOAD经5倍比例缩小后，精确镜像到IPDM引脚。这种接口经过优化，可与任何亚德诺半导体（Analog Devices）跨线性对数放大器（如AD8304或AD8305）配合使用，以精确测量入射光功率，实现宽动态范围测量。

如果希望在IPDM引脚获得电压输出，只需连接一个接地的外部电阻即可实现转换。IPDM引脚的电压限制为VHV或VAPD/3中的较低值。

电源跟踪模式

ADL5317的某些应用需要可变直流 - 直流转换器或其他可变偏置源来为VPHV供电。对于这些应用，有必要配置ADL5317的电源跟踪模式，如图22所示。在该模式下，VSET接口被旁路。不过，精密电流镜仍然可用。

在电源跟踪模式下，VSET放大器被拉高至超出其线性工作范围，并有效地进入受控饱和状态。这可通过在VSET引脚施加3.0 V至5.5 V来实现。同时，还必须断开VCLH的连接，因为它定义了饱和点与VPHV的关系。当ADL5317处于电源跟踪模式时，VAPD钳位到低于VPHV 2.0 V 。

对于希望从VPLV电源驱动VSET的设计，必须在VSET和VPLV之间放置一个100 kΩ的电阻，且VHV > 5.5 V 。这是为了应对VSET引脚的输入电流限制。

跨线性对数放大器接口

ADL5317的监控电流输出（IPDM）旨在直接连接到亚德诺半导体的跨线性对数放大器，如AD8304、AD8305或ADL5306 。图23展示了用于监控连接的基本连接方式，用于控制ADL5317至AD8305 。在此配置中，设计人员可以利用ADL5317的全电流镜范围，实现高精度功率监控。