2024年2月25日发(作者：侯妍和)
UX 2211应用笔记
155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
一、概述
UX2211为3.3V/5V兼容、155Mbps～1.25Gbps的高速激光驱动器。带有自动功率控制、调制电流补偿、安全逻辑控制功能，完全符合SFP MSA和SFF-8472协议要求。
UX2211调制电流直流耦合可达5mA～60mA，交流耦合可达到5mA～80mA，偏置电流可高达90mA，适合用于驱动光模块中VCSEL、FP和DFB激光器。激光器消光比控制包括自动功三、特性
+3.3V/5V电源电压
自动功率控制（APC）
调制电流补偿
偏置电流及光电流监控
符合SFP MSA和SFF-8472协议要求
可驱动VCSEL、 FP、DFB激光器
四、管脚定义
APCFILT220APCSETAPCFILT119MODSET22率控制（APC）、调制电流补偿，在激光器使用RTTH24寿命期限和工作温度范围内可保持平均光功率恒定和消光比稳定。
UX2211带有发送禁止控制（TX_DISABLE）,偏置电流监控和激光器背光电流监控，提供一个锁定的失效输出（TX_FAULT），用于指示故障。
UX2211采用24引脚，4mm*4mm小型QFN封装，满足-40℃～85℃工业级应用温度范围。
MODTCVCCINPINNVCCTX_DISABLE12345623NC211817mUX2201112789MDVCCOUTPOUTNVCCBIASTX_FAULTPC_MONSHUTDOWNBC_MONGNDGND
二、应用
155Mbps~1.25Gbps多速率
1X9、SFP、SFF 、GBIC光收发模块
图1、QFN 24封装管脚分布
1
Ver 2.0
UX 2211应用笔记
155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
引脚
1
2、5、14、17
3
4
6
7
8
9
10、12
11
13
15
16
18
19
20
21
22
23
24
名称
MODTC
VCC
INP
INN
TX_DISABLE
PC_MON
BC_MON
GND
TX_FAULT
BIAS
OUTN
OUTP
MD
APCFILT1
APCFILT2
APCSET
MODSET
NC
RTTH
功能
调制电流温度补偿。接外部电阻到地，用于设置温度调制系数；无需温度补偿时，引脚悬空。
3.3V/5V电源电压。
数据输入（+）。
数据输入（-）。
发射使能端。高电平时，禁止激光器输出；低电平时，
允许激光器输出。
激光器背光电流监控。
激光器偏置电流监控。
地。
驱动出错告警。
激光器偏置电流输出。
调制电流反相输出。
调制电流同相输出。
激光器背光电流输入。
和引脚20连接一个电容，用于设置APC时间常数。
和引脚19连接一个电容，用于设置APC时间常数。
引脚和地之间接一个电阻，用于设置所需的平均光功率。
引脚和地之间接一个电阻，用于设置所需的调制电流。
悬空。
调制电流温度补偿的温度阈值。
SHUTDOWN 关断驱动输出。
五、指标定义1、最大额定值
符号
VCC
TA
TSTG
参数
电源电压 (VCC-GND)
工作环境温度
存储温度
范围
6.5
-40～+85
-65～+150
单位
V
°C
°C
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2
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
2、直流特性
符号
IBIAS
Vin
VMD
BC_MON
PC_MON
TTH
IMD
VDH
VDL
VFH
VFL
VSH
VSL
偏置电流范围
差分输入信号幅度
输入共模电平
IBIAS和IBC_MON的比值
IMD和IPC_MON的比值
温度补偿阈值范围
激光器背光电流范围
TX_DISABLE输入高电平
TX_DISABLE输入低电平
TX_FAULT输出高电平
TX_FAULT输出低电平
SHUTDOWN输出高电平
SHUTDOWN输出低电平
参数
最小值
200
-20
50
2.0
VCC-0.4
VCC-0.4
典型值 最大值
0.6 VCC
80
1
90
2400
+80
2000
0.8
0.4
0.4
单位
mA
mV
V
mA / mA
mA / mA
°C
uA
V
V
V
V
V
3、交流特性
(注：典型情况为电源电压3.3V，温度25℃)
符号 参数 条件
最小差分输入电压为
200mVp-p
当IBIAS = 20mA,
IMOD = 40mA时,
（测量范围为20%到80%）
当IBIAS = 20mA,
IMOD = 40mA时
典型值 最大值
60
(直流耦合)
80
(交流耦合)
单位
IMOD 调制电流范围 mA
TR, TF
上升、下降时间
（电眼图）
脉宽失真
80 ps
TPWD 15 ps
六、应用说明
UX2211是一款采用纯CMOS工艺、兼容3.3V/5V电源电压供电，155Mbps～1.25Gbps全速率的高速激光驱动器，主要应用于1X9、SFF、SFP、GBIC收发模块等。图2及图3是UX2211的典型应用电路。
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3
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
图2、典型应用电路一（输出直流耦合）
图3、典型应用电路二（输出交流耦合）
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4
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
1、 典型工作特性
图4、IMOD vs. RMODSET
关系图
图5、IMD vs. RAPCSET关系图
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5
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
图6、ITC补偿温度拐点(RTC=2kΩ)
图7、ITC和温度关系图
2、 详细说明
直流耦合输出相对于交流耦合输出，功耗更小。
以典型应用电路一（输出直流耦合）来具体说明UX2211芯片参数设置注意事项。
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6
UX 2211应用笔记
155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
⑴ TX_DISABLE设置
管脚6（TX_DISABLE）在芯片内部已经上拉20KΩ电阻到电源，默认状态为禁止输出。芯片正常工作，TX _DISABLE引脚应接地。
⑵ 旁路电容
管脚2、5、14、17（VCC）的旁路电容在画PCB板时应尽可能的靠近芯片相应引脚。
⑶ 磁珠
L1（铁氧体磁珠）的作用是阻止高频信号到电源的通路，为激光器形成电流接通与关闭的有源切换，提高激光器开关的速度。与其并联的R14电阻，降低L1的感抗，从而得到更好的眼图。L2（铁氧体磁珠）的作用是阻止高频信号，使IBIAS更为干净。
⑷ RC网络
R15、C6补偿网络可以调整过冲、优化眼图。该RC网络要根据不同的电路板和具体激光器进行调试。（一般推荐值R=20～57Ω、C=1～15pF）
⑸ APC滤波电容设置
管脚19（APCFILT1）与管脚20（APCFILT2）之间电容C1和管脚18（MD）电容C2必须满足比例关系C1/C2≥20（一般推荐C1=0.1uF）。低频应用时应适当增大C1和C2。
⑹ 阻尼电阻
阻尼电阻R9、R10，阻尼电阻不能设置过大，会影响眼图上升/下降时间。（要使激光器保持正常工作，驱动器输出电压应该保证供电电压VCC减去激光管电路上的压降和后为正值。这其中包括了阻尼电阻上的压降。）一般取值在0～27Ω。
⑺ 发射光功率设置
管脚21（APCSET）电阻RAPCSET
（R1+R3）用于设置激光器发射光功率。同时芯片通过PD监控并稳定激光器背光电流，从而稳定发射光功率。RAPCSET根据图5（IMD和RAPCSET关系图）进行设定。因此激光器发射光功率不仅与RAPCSET相关，还与激光器PD耦合效率有关。UX2211支持激光器背光电流范围50～2000uA。
⑻ IMOD设置
管脚22（MODSET）电阻RMODSET（R2）用于设置IMOD大小，具体设置可参看图4曲线（IMOD和RMODSET关系图）。
⑼ 温度补偿设置
管脚24（RTTH）和管脚1（MODTC）所接电阻RTTH、RMODTC（R4、R5）用来设置IMOD的温度补偿。RTTH设置补偿起始温度点，RMODTC设置补偿的效率，具体参看图6、图7进行设置。
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7
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
⑽ 偏置电流及光电流监控
管脚7（PC_MON）及管脚8（BC_MON）的输出电流分别正比于激光器背光电流和偏置电流，比例关系为IPC_MON
/IMD=1/1，IBC_MON/ IBIAS =1/80。可通过监控VPC_MON和VBC_MON来监控发射光功率和偏置电流。
注1：应用于1X9模块时，管脚7、8直接短接到地。
注2：应用于SFP模块时，管脚7、8分别外接1kΩ的电阻到地。
⑾ TX_FAULT
管脚7（PC_MON）或管脚8（BC_MON）电压高于1.2V时，芯片失效（Fault）。因此，PC_MON和BC_MON所接电阻应使管脚电压在正常工作时低于1.2V，以免出现容易关断的现象。管脚11（TX_FAULT）是开漏输出，内部没有上拉电阻，外部必须上拉4.7kΩ～10kΩ之间的电阻到电源，使Fault（失效时为高）输出为TTL电平。
3、 调试步骤
⑴ 设置发射光功率
根据模块的具体应用（传输距离等）要求，确定模块所需的发射光功率，参照激光器datasheet大概了解此光功率下激光器背光电流IMD。根据图5可大致确定RAPCSET的电阻值，更精确的值应通过实际测试加以确定。
⑵ 设置消光比
选定IMOD，通过图4可大致确定RMODSET电阻。一般交流耦合情况下IMOD大致等于2X（IBIAS
–ITH）。直流耦合情况下，根据实验确定光功率及消光比（此时IMOD会影响平均光功率，但IMOD变化后，APC自动调节以保持平均光功率不变）。
⑶ 设置温度补偿
不同的激光器，它的发光效率随温度变化并不一样，因此不同的激光器在高低温下所需的补偿量是不一样的。平均光功率由芯片内部的APC补偿电路进行补偿。消光比由RMODSET、RTTH、RMODTC的值来调节补偿的大小，更精确的值应通过实际测试加以确定。
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8
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
七、封装信息
UX2211采用24引脚，4mm*4mm小型QFN封装，详细的封装信息如下：
图8、QFN24引脚封装
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
一、概述
UX2211为3.3V/5V兼容、155Mbps～1.25Gbps的高速激光驱动器。带有自动功率控制、调制电流补偿、安全逻辑控制功能，完全符合SFP MSA和SFF-8472协议要求。
UX2211调制电流直流耦合可达5mA～60mA，交流耦合可达到5mA～80mA，偏置电流可高达90mA，适合用于驱动光模块中VCSEL、FP和DFB激光器。激光器消光比控制包括自动功三、特性
+3.3V/5V电源电压
自动功率控制（APC）
调制电流补偿
偏置电流及光电流监控
符合SFP MSA和SFF-8472协议要求
可驱动VCSEL、 FP、DFB激光器
四、管脚定义
APCFILT220APCSETAPCFILT119MODSET22率控制（APC）、调制电流补偿，在激光器使用RTTH24寿命期限和工作温度范围内可保持平均光功率恒定和消光比稳定。
UX2211带有发送禁止控制（TX_DISABLE）,偏置电流监控和激光器背光电流监控，提供一个锁定的失效输出（TX_FAULT），用于指示故障。
UX2211采用24引脚，4mm*4mm小型QFN封装，满足-40℃～85℃工业级应用温度范围。
MODTCVCCINPINNVCCTX_DISABLE12345623NC211817mUX2201112789MDVCCOUTPOUTNVCCBIASTX_FAULTPC_MONSHUTDOWNBC_MONGNDGND
二、应用
155Mbps~1.25Gbps多速率
1X9、SFP、SFF 、GBIC光收发模块
图1、QFN 24封装管脚分布
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
引脚
1
2、5、14、17
3
4
6
7
8
9
10、12
11
13
15
16
18
19
20
21
22
23
24
名称
MODTC
VCC
INP
INN
TX_DISABLE
PC_MON
BC_MON
GND
TX_FAULT
BIAS
OUTN
OUTP
MD
APCFILT1
APCFILT2
APCSET
MODSET
NC
RTTH
功能
调制电流温度补偿。接外部电阻到地，用于设置温度调制系数；无需温度补偿时，引脚悬空。
3.3V/5V电源电压。
数据输入（+）。
数据输入（-）。
发射使能端。高电平时，禁止激光器输出；低电平时，
允许激光器输出。
激光器背光电流监控。
激光器偏置电流监控。
地。
驱动出错告警。
激光器偏置电流输出。
调制电流反相输出。
调制电流同相输出。
激光器背光电流输入。
和引脚20连接一个电容，用于设置APC时间常数。
和引脚19连接一个电容，用于设置APC时间常数。
引脚和地之间接一个电阻，用于设置所需的平均光功率。
引脚和地之间接一个电阻，用于设置所需的调制电流。
悬空。
调制电流温度补偿的温度阈值。
SHUTDOWN 关断驱动输出。
五、指标定义1、最大额定值
符号
VCC
TA
TSTG
参数
电源电压 (VCC-GND)
工作环境温度
存储温度
范围
6.5
-40～+85
-65～+150
单位
V
°C
°C
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
2、直流特性
符号
IBIAS
Vin
VMD
BC_MON
PC_MON
TTH
IMD
VDH
VDL
VFH
VFL
VSH
VSL
偏置电流范围
差分输入信号幅度
输入共模电平
IBIAS和IBC_MON的比值
IMD和IPC_MON的比值
温度补偿阈值范围
激光器背光电流范围
TX_DISABLE输入高电平
TX_DISABLE输入低电平
TX_FAULT输出高电平
TX_FAULT输出低电平
SHUTDOWN输出高电平
SHUTDOWN输出低电平
参数
最小值
200
-20
50
2.0
VCC-0.4
VCC-0.4
典型值 最大值
0.6 VCC
80
1
90
2400
+80
2000
0.8
0.4
0.4
单位
mA
mV
V
mA / mA
mA / mA
°C
uA
V
V
V
V
V
3、交流特性
(注：典型情况为电源电压3.3V，温度25℃)
符号 参数 条件
最小差分输入电压为
200mVp-p
当IBIAS = 20mA,
IMOD = 40mA时,
（测量范围为20%到80%）
当IBIAS = 20mA,
IMOD = 40mA时
典型值 最大值
60
(直流耦合)
80
(交流耦合)
单位
IMOD 调制电流范围 mA
TR, TF
上升、下降时间
（电眼图）
脉宽失真
80 ps
TPWD 15 ps
六、应用说明
UX2211是一款采用纯CMOS工艺、兼容3.3V/5V电源电压供电，155Mbps～1.25Gbps全速率的高速激光驱动器，主要应用于1X9、SFF、SFP、GBIC收发模块等。图2及图3是UX2211的典型应用电路。
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图2、典型应用电路一（输出直流耦合）
图3、典型应用电路二（输出交流耦合）
Ver 2.0
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
1、 典型工作特性
图4、IMOD vs. RMODSET
关系图
图5、IMD vs. RAPCSET关系图
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图6、ITC补偿温度拐点(RTC=2kΩ)
图7、ITC和温度关系图
2、 详细说明
直流耦合输出相对于交流耦合输出，功耗更小。
以典型应用电路一（输出直流耦合）来具体说明UX2211芯片参数设置注意事项。
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155Mbps～1.25Gbps激光驱动器
⑴ TX_DISABLE设置
管脚6（TX_DISABLE）在芯片内部已经上拉20KΩ电阻到电源，默认状态为禁止输出。芯片正常工作，TX _DISABLE引脚应接地。
⑵ 旁路电容
管脚2、5、14、17（VCC）的旁路电容在画PCB板时应尽可能的靠近芯片相应引脚。
⑶ 磁珠
L1（铁氧体磁珠）的作用是阻止高频信号到电源的通路，为激光器形成电流接通与关闭的有源切换，提高激光器开关的速度。与其并联的R14电阻，降低L1的感抗，从而得到更好的眼图。L2（铁氧体磁珠）的作用是阻止高频信号，使IBIAS更为干净。
⑷ RC网络
R15、C6补偿网络可以调整过冲、优化眼图。该RC网络要根据不同的电路板和具体激光器进行调试。（一般推荐值R=20～57Ω、C=1～15pF）
⑸ APC滤波电容设置
管脚19（APCFILT1）与管脚20（APCFILT2）之间电容C1和管脚18（MD）电容C2必须满足比例关系C1/C2≥20（一般推荐C1=0.1uF）。低频应用时应适当增大C1和C2。
⑹ 阻尼电阻
阻尼电阻R9、R10，阻尼电阻不能设置过大，会影响眼图上升/下降时间。（要使激光器保持正常工作，驱动器输出电压应该保证供电电压VCC减去激光管电路上的压降和后为正值。这其中包括了阻尼电阻上的压降。）一般取值在0～27Ω。
⑺ 发射光功率设置
管脚21（APCSET）电阻RAPCSET
（R1+R3）用于设置激光器发射光功率。同时芯片通过PD监控并稳定激光器背光电流，从而稳定发射光功率。RAPCSET根据图5（IMD和RAPCSET关系图）进行设定。因此激光器发射光功率不仅与RAPCSET相关，还与激光器PD耦合效率有关。UX2211支持激光器背光电流范围50～2000uA。
⑻ IMOD设置
管脚22（MODSET）电阻RMODSET（R2）用于设置IMOD大小，具体设置可参看图4曲线（IMOD和RMODSET关系图）。
⑼ 温度补偿设置
管脚24（RTTH）和管脚1（MODTC）所接电阻RTTH、RMODTC（R4、R5）用来设置IMOD的温度补偿。RTTH设置补偿起始温度点，RMODTC设置补偿的效率，具体参看图6、图7进行设置。
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⑽ 偏置电流及光电流监控
管脚7（PC_MON）及管脚8（BC_MON）的输出电流分别正比于激光器背光电流和偏置电流，比例关系为IPC_MON
/IMD=1/1，IBC_MON/ IBIAS =1/80。可通过监控VPC_MON和VBC_MON来监控发射光功率和偏置电流。
注1：应用于1X9模块时，管脚7、8直接短接到地。
注2：应用于SFP模块时，管脚7、8分别外接1kΩ的电阻到地。
⑾ TX_FAULT
管脚7（PC_MON）或管脚8（BC_MON）电压高于1.2V时，芯片失效（Fault）。因此，PC_MON和BC_MON所接电阻应使管脚电压在正常工作时低于1.2V，以免出现容易关断的现象。管脚11（TX_FAULT）是开漏输出，内部没有上拉电阻，外部必须上拉4.7kΩ～10kΩ之间的电阻到电源，使Fault（失效时为高）输出为TTL电平。
3、 调试步骤
⑴ 设置发射光功率
根据模块的具体应用（传输距离等）要求，确定模块所需的发射光功率，参照激光器datasheet大概了解此光功率下激光器背光电流IMD。根据图5可大致确定RAPCSET的电阻值，更精确的值应通过实际测试加以确定。
⑵ 设置消光比
选定IMOD，通过图4可大致确定RMODSET电阻。一般交流耦合情况下IMOD大致等于2X（IBIAS
–ITH）。直流耦合情况下，根据实验确定光功率及消光比（此时IMOD会影响平均光功率，但IMOD变化后，APC自动调节以保持平均光功率不变）。
⑶ 设置温度补偿
不同的激光器，它的发光效率随温度变化并不一样，因此不同的激光器在高低温下所需的补偿量是不一样的。平均光功率由芯片内部的APC补偿电路进行补偿。消光比由RMODSET、RTTH、RMODTC的值来调节补偿的大小，更精确的值应通过实际测试加以确定。
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七、封装信息
UX2211采用24引脚，4mm*4mm小型QFN封装，详细的封装信息如下：
图8、QFN24引脚封装
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