調制器的偏置電壓控制板中PID調節器的設計

摘 要：在光通信領域目前較好的調制方式就是外調制方式，它采用的是在激光器發射的光路上加入調制器的方式，并在調制器載入要傳輸的有效信號（調制信號），并對激光載波信號進行調制后傳輸出去，但隨著實驗環境、器件溫度的上升等因素的影響，調制器件的偏置電壓（以保證傳輸信號不失真的電壓工作點）會發生漂移，影響信號的傳輸質量，為此有必要在發生漂移之前檢測到，此種設計方案能夠很好的解決偏置電壓工作點漂移的問題。

關鍵詞：PID調節器 偏置電壓 漂移

中圖分類號：TM5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（a）-0000-00

0 引言

1、引言

PID控制技術由于原理簡單、操作方面是目前最成熟的魯棒性最強的控制方法。隨著計算機技術的不斷發展，并且在特殊領域發展出了特定的改進方法如微分先行PID控制算法、帶死區的PID 控制算法等[1]。本文采用DSP芯片來做數字PID調節器，數字的PID調節器分為增量型、位置式PID控制算法。本文采用TI公司TMS320LF2407和外接D/A數模轉換芯片結合增量式PID 控制算法。同時對多路模擬信號進行采集，（LF2407采用10位A/D的模數轉換對模擬數據進行采樣），之后經過DSP的運算處理得出控制信號去調節被控對象。從整體上來說運算和處理速度都得到了提升[2]。

1 PID控制器軟件編程

PID算法其實有兩種一種是位置型PID算法和增量型PID算法，由于增量型PID的算法存在的優勢，所設計的控制板選擇了增量型PID 算法。之后將進行編程操作，編程只要參照以往的PID控制算法進行編寫即可，當然實際控制系統的PID參數需要進行測試調整并找到合理的參數進行設置[3]。

本文的PID控制器的程序設計是基于以上兩種來實現，并結合PID增量式算法，程序的文件名是*.asm和系統配置命令文件（*.CMD），可以從該配置文件中可以看出本文當中DSP的存儲器資源和配置方法。

在中斷子程序中實時調用PID控制算法的程序如下：

ADCINT-ISR： ； ADC中斷子程序

CLRC SXM ；符號位擴展抑制指令

LDP# 4 ；指向用戶變量區

LAR AR2， #RESULT0 ；將A/D轉換的結果存儲到AR2中

MAR *， AR2 ；輔助寄存器設置為AR2

LACC *， 10 ；左移10位加載到ACC高位

SACH ADRESULT ； ADRESULT存儲A/D轉換值

CALL PID_Control ；調用PID控制子程序進行實時控制

CLRC INTM ；開總中斷

RET

2、直流偏置控制系統的測試結果

圖1 控制板電壓校正波形圖 圖2控制板正常工作輸出電壓波形圖

圖1為控制板電壓的校正過程，通過對控制板輸出的信號進行從0V開始的調整，并從示波器顯示的幅度信號讀取相應的PEAK（對應光強最大點）、NULL點（對應光強最小點），并計算出±QUAD點的電壓。由此我們找到工作的依據，在進行實驗的時候我們將上訴記錄的點的電壓設置成工作電壓[4]。圖2是控制板輸出微擾電壓的波形電壓的波形。而微擾信號是通過數字芯片DSP產生的，同時又經過數字PID的控制盒低通濾波，并且在系統工作過程當中不斷的調整，使其始終保持在鎖定的位置上。從而達到需要的工作效果。

3、總結

光通信用發射機中的射頻信號對光載波進行外調制的方式具有很多的優勢，在高速長途通信中它必將成為主流的調制方式。而偏置控制是保證調制器輸出信號質量的關鍵之一，本文采用DSP數字芯片作為偏置控制的調節器件，經過試驗證明了它的可靠性以及快速處理的優勢，對于以后的自動偏置控制技術的提高起著較為重要的作用。

參考文獻

[1] 符曉玲，姜波.《基于DSP的數字PID控制器設計》，《現代電子技術》，2012年第7期

[2] 孫文煥.《并行D/A轉換器AD7237A及其接口設計》，《國外電子元器件》，2008年2期

[3] 郭旖旎.《基于DSP的電光調制器偏置電壓控制系統的設計與研制》，天津：天津大學2010

[4] Mark Lee，Howard E Katz，ChristophErben，etal.Broad-band modulation of Iight by using an eIeetro-optic polymer.Seience，2008，298（15）：1401-1403