基于FPGA的半导体激光器自动功率控制系统设计

3 自动激光功率控制设计的A／D转换模块设计

本设计中的模／数转换芯片选用的是TI公司生产的TLV1571芯片，TLV1571是一款10位单通道模拟输入的模／数转换器，内部有两个8位的控制寄存器CR0、CR1来控制ADC的工作模式，包括软件转换或硬件转换开始选择、内部或外部时钟选择、二进制或二进制补码输出、硬件或软件配置等工作模式。本设计通过将TLV1571的两个控制寄存器设置在外部时钟信号，软件控制转换工作方式，其工作时序如图4所示。

当CS和WR信号均为低电平时，写TLV1571的控制寄存器，设置完TLV1571的控制寄存器后，在WR的上升沿开始A／D采样，采样持续6个时钟周期后，自动进行A／D转换，转换需要10个时钟周期，转换完成后，INT变低，通知FPGAA／D转换已经完成，同时，将AD转换后的数字信号在D0～D9数据总线上准备好，在RD信号的下降沿，数据被读入FPGA内进行下一步处理。TLV1571的时钟信号CLK、CS、WR、RD均由FPGA产生。D0～D9与FPGA的10个双向I／O端口相连，用于完成TLV1571两个控制寄存器的设置以及A／D转换结果的传递。图5为TLV1571与FPGA连接电路图。


4 模拟低通滤波器的设计

本设计的模拟低通滤波器采用简单的一阶有源滤波器，其电路结构如图6所示。


5 结束语

选择半导体激光器LC25，设定输出功率要求为2 W，PD采用InGaAs PIN光电探测器，PD检测的结果既用于自动功率控制的输入，还作为自动功率控制的结果检验。如果自动功率控制良好，则PD的输出将稳定在额定值上。利用泰克示波器对PD检测信号进行检测，本文设计的自动功率控制实现了对半导体激光器输出功率的稳定控制。
本文设计的新型全数字自动激光功率控制设计应用FPGA设计使用硬件资源少，节约成本；可以通过设置相应功率等级寄存器的值就可以很容易的改变功率等级划分的标准，大大增加了功率控制的灵活性；通过增加PWM模块和简单的模拟器件，就可以实现多个激光器的控制，大大缩短设计周期。