隨著光電信息技術的發展，半導體激光器(LD)在軍事、精密加工與測量、醫療、光纖通訊等領域中得到了廣泛的應用。LD是依靠載流子直接注入而工作的，注入電流的穩定性對激光器的輸出有直接、明顯的影響u J。為了保證LD安全穩定的工作，需要向其提供高穩定度的驅動電流：當LD工作在脈沖方式時，脈沖驅動電流的上升和下降時間直接影響著激光器脈沖光的質量。為此，我們充分考慮LD的脈沖工作機理，采用FPGA技術和高精度的自動電流和自動功率控制原理，以及相關的保護措施，研制了一種單片機和FPGA混合控制的半導體激光器脈沖驅動電源。

　　1 設計方案

　　圖1是LD脈沖驅動電源的原理框圖。該脈沖驅動電源要由3部分組成，其基本工作原理是單片機控制FPGA信號處理電路，由FPGA產生相應的時序信號控制AD和DA，生成恒定的直流源，并由脈沖波形發生器產生占空比可調的方波信號，在調制電路的作用下，最終產生脈沖電流幅度、脈沖占空比都連續可調的驅動電流，實現對IJ)的自動電流(ACC)和自動功率(ar c)驅動。

圖1 LD脈沖驅動電源原理圖

　　1.1 FPGA時序電路

　　基于ALTEtlA公司的FPGA器件，利用硬件描述語言Verilog設計FPGA時序電路，該電路作為模擬電路和數字電路的邏輯連接，主要完成：一是AD邏輯模塊產生控制多通道高速串行AD轉換器(ADs8341)的時序，發出AD控制信號并接收AD數據，并按照通道排序后，通過FIFO送給單片機;二是單片機設置的數據送給DA邏輯模塊，該模塊產生控制多通道高速串行DA轉換器(DAc8534)的時序，發出DA控制信號和數據;三是接收單片機預置的脈沖周期和脈沖寬度數據，并對基準脈沖信號(頻率為10MHz)。進行計數操作，產生相應的脈沖波形;四是接收單片機的控制信號，產生控制IJ)驅動電路的各種10數字開關量。FPGA時序電路與單片機連接的原理框圖如圖2所示。

圖2 FleA與單片機的連接框圖

　　圖中，ALTEItA公司的FPGA器件EP1C3T144工作在AS模式下，通過下載線將FPGA程序存儲在配置芯片EPCS1中，上電時，自動配置FPGA。單片機控制FPGA，FPGA接收單片機的指令和數據，根據指令完成對AD和DA的操作，從IJ)驅動電路采集的數據，經過FPGA存儲到FIFO中，當收到讀指令時，將數據傳輸給單片機。利用雙向緩沖器74AC-T245，實現數據的雙向傳輸。同時，單片機將設置的脈沖周期和脈沖寬度數據發送到單片機的脈沖波形發生器，該發生器基于Verilog語言的程序框圖如圖3所示。圖中，脈沖波形發生器首先對單片機發來的脈沖周期c和脈沖寬度w數據對基準脈沖T進行計數，得到計數值(Cr)和(cw)。在狀態機中，當計數器的計數值小于(cr—CW)時，脈沖輸出P保持低電平;