中心議題：

• 銅介質數據鏈路分析
• 光纖鏈路的分析
• 光纖通信器件的選擇

解決方案：

• 設計LED驅動電路必須首先考慮驅動LED的電流峰值
• 驅動電路中的電阻RSI用於調節光纖輸出功率

為了減少數據傳輸時間在整個係統處理時間指標中所占的比重，要求數據傳輸率應不小於E1(2.048Mb/s)速率
，同時要求通信鏈路安全、可靠。我們通過對各種數據通信技術的分析
，最終選擇了光纖鍵路
，取得了滿意的效果。
　　
1。銅介質數據鏈路分析
　　
由you於yu同tong時shi要yao求qiu較jiao高gao的de數shu據ju傳chuan輸shu率lv及ji較jiao長chang的de通tong信xin距ju離li

，在zai銅tong介jie質zhi鏈lian路lu中zhong不bu進jin行xing編bian碼ma和he調tiao製zhi很hen難nan滿man足zu指zhi標biao要yao求qiu
，但dan是shi高gao速su調tiao製zhi解jie調tiao器qi不bu僅jin價jia格ge昂ang貴gui
，而er且qie雙shuang方fang握wo手shou過guo程cheng費fei時shi，在zai要yao求qiu隨sui機ji實shi時shi傳chuan輸shu數shu據ju的de場chang會hui顯xian然ran不bu適shi用yong。
　　
最重要的是，傳統的銅介質鏈路既產生電磁幹擾信號
，又容易受電磁幹擾的影響，而且不易滿足EMC(電磁兼容)和EMI(電磁幹擾)標準的要求。
　　
2。光纖鏈路的分析
　　
在人們的傳統印象中
，光纖應用於短距離通信是不經濟的，但是它有著銅介質鍵路不可比擬的優點：
①光纖鏈路既不發射電磁波，也不受其影響，光纖之間沒有幹擾，誤碼率大大降低。設計人員不用考慮可能耦合進來的環境噪聲;
②光guang纖xian提ti供gong了le通tong信xin鏈lian路lu雙shuang方fang之zhi間jian的de電dian氣qi隔ge離li

，消xiao除chu了le長chang距ju離li設she備bei之zhi間jian由you於yu地di電dian位wei不bu同tong引yin起qi的de問wen題ti。同tong時shi設she計ji人ren員yuan再zai也ye不bu用yong為wei阻zu抗kang匹pi配pei而er頭tou疼teng了le;
③光纖發射器可采用數字調製驅動電路。數字基帶信號隻要經過簡單的線路編碼
，即可直接驅動光纖發射器。
　　
現(xian)在(zai)

，光(guang)纖(xian)器(qi)件(jian)價(jia)格(ge)與(yu)以(yi)前(qian)相(xiang)比(bi)已(yi)經(jing)大(da)幅(fu)下(xia)降(jiang)
，而(er)今(jin)後(hou)隨(sui)著(zhe)鋼(gang)纜(lan)價(jia)格(ge)的(de)上(shang)升(sheng)及(ji)光(guang)纖(xian)器(qi)件(jian)價(jia)格(ge)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)下(xia)降(jiang)
，人(ren)們(men)選(xuan)擇(ze)光(guang)纖(xian)時(shi)將(jiang)不(bu)再(zai)首(shou)先(xian)考(kao)慮(lv)價(jia)格(ge)因(yin)素(su)。因(yin)此(ci)
，我(wo)們(men)綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)速(su)率(lv)與(yu)距(ju)離(li)指(zhi)標(biao)
，選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)類(lei)型(xing)的(de)光(guang)纖(xian)、收發器及其驅動電路，可以獲得高性能價格比的光纖通信鍵路，這正是本文要討論的重點。
　　
3。光纖通信器件的選擇
　　
一個基本的光纖通信係統非常簡單：一個LED發(fa)射(she)器(qi)將(jiang)電(dian)信(xin)號(hao)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)光(guang)信(xin)號(hao)

，並(bing)將(jiang)之(zhi)耦(ou)會(hui)進(jin)入(ru)傳(chuan)輸(shu)光(guang)纖(xian)中(zhong)，光(guang)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)光(guang)纖(xian)到(dao)達(da)光(guang)接(jie)收(shou)器(qi)

，它(ta)把(ba)接(jie)收(shou)到(dao)的(de)光(guang)信(xin)號(hao)恢(hui)複(fu)成(cheng)原(yuan)來(lai)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)輸(shu)出(chu)。
　　
•光纜的選擇：一般
，石英玻璃光纖由於其低損耗
、高帶寬而用於長距離通信鏈路，例如，以太網和FDDI標準指定采用多模62.5/125μm石英玻璃光纖。這些細纖芯的光纖需要高精度連接器以減少耦合損耗，對於工業應用，需要低成本的光纜和連接器。因此


，1mm的POF(PlymerOpticalFibers)和200μm的HCS(HardCladSilica)光纖是最好選擇，它們均屬於階躍折射率的多模光纖。
　　
1mmPOF的典型損耗值在650nm波長時為0.2dB/m，而200μmHCS光纖在650mm波長典型損耗值僅為8dB/km，在820nm波長時更少。HCS光纖的核心是石英玻璃，包層是專利的高強度聚合物，不僅增加了光纖的強度，而且防潮防汙染，外護套則是2.2mm的聚氯乙烯。HCS光纖可工作於一40℃～+85℃的溫度範圍內

，架設溫度範圍為一20℃一+85℃，在性能與價格上均滿足係統要求。
　　
•工作波長的選擇：光guang纖xian通tong信xin係xi統tong的de設she計ji必bi須xu考kao慮lv光guang纖xian損sun耗hao與yu色se散san對dui係xi統tong帶dai來lai的de影ying響xiang，由you於yu損sun耗hao和he色se散san都dou與yu係xi統tong的de工gong作zuo波bo長chang有you關guan
，因yin此ci工gong作zuo波bo長chang的de選xuan擇ze成cheng為wei係xi統tong設she計ji的de一yi個ge主zhu要yao問wen題ti。
　　
綜合考慮係統的指標要求與選定的光纖，選擇820nm波長可使HCS光纖損耗低至6dB/km，同時色散也達到最小。
　　
•光源的選擇：在820m波長下
，LED是可以選用的最佳光源
，與半導體激光器相比
，LED的驅動電路簡單，且成本低。
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綜上所述，光纜選用200μmHCS光纖，光收發器件選用HP公司820nm波長的HFBR-0400係列。該係列中的HFBR-14X2/HFBR-24X2可在1500m距離內達到5MBd的速率，工作溫度範圍為一40℃～+85℃，有ST

、SMA、SC和FC多種端口型號可供選擇。HFBR-14XZ采用820nm波長的AlGaAs型LED，HFBR-24XZ內部集成了包括PIN光電檢測器、直流放大器及集電極開路輸出Schottky型晶體管的一個IC芯片，其輸出可直接與流行的TTL及CMOS集成電路相連。
　　
4。一種實用的光纖LED驅動電路
　　
光guang纖xian雙shuang工gong通tong信xin係xi統tong其qi中zhong驅qu動dong電dian路lu的de作zuo用yong是shi將jiang電dian功gong率lv轉zhuan換huan成cheng光guang功gong率lv
，並bing將jiang要yao傳chuan輸shu的de電dian信xin號hao調tiao製zhi到dao光guang源yuan的de輸shu出chu上shang
，它ta對dui光guang源yuan同tong時shi提ti供gong偏pian置zhi電dian流liu和he隨sui數shu字zi信xin號hao而er變bian化hua的de調tiao製zhi電dian流liu。
　　
設計LED驅動電路必須首先考慮驅動LED的(de)電(dian)流(liu)峰(feng)值(zhi)
，如(ru)果(guo)超(chao)過(guo)了(le)峰(feng)值(zhi)驅(qu)動(dong)電(dian)流(liu)光(guang)信(xin)號(hao)將(jiang)會(hui)產(chan)的(de)過(guo)衝(chong)現(xian)象(xiang)。而(er)由(you)此(ci)在(zai)接(jie)收(shou)器(qi)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)信(xin)號(hao)的(de)下(xia)衝(chong)，加(jia)上(shang)來(lai)自(zi)放(fang)大(da)器(qi)噪(zao)聲(sheng)的(de)影(ying)響(xiang)，結(jie)果(guo)可(ke)能(neng)會(hui)越(yue)過(guo)比(bi)較(jiao)器(qi)的(de)檢(jian)測(ce)門(men)限(xian)，造(zao)成(cheng)誤(wu)碼(ma)。同(tong)時(shi)LED有一個熄滅比點亮困難的特點
，它會產生拖尾現象，當采用串行驅動電路時這種現象尤其明顯。而並聯驅動方式可以為LED中的載流子提供一條低阻通道，從而減少脈寬失真和慢拖尾現象。
　　
驅動電路中的電阻RSI用於調節光纖輸出功率，注意不能超過LED的峰值驅動電流，否則光信號會產生過衝現象。另外電路中的SN75451具有低阻抗、高電流速率的特點

，避免產生長的拖尾現象。
　　
脈衝寬度失真(PWD)是限製光纖鏈路速率的一個主要因素，它是由於輸入與輸出間傳輸延遲不相等引起的。注意到PWD總是正值，因此我們可以利用RC電路來延遲LED的點亮。
　　
guangxianjieshoudianlushiguangxiantongxinxitongdezhongyaozuchengbufen
，tadexingnenghaohuaishizhenggeguangxiantongxinxitongxingnengdezonghefanying。tadezuoyongshijiangguangxianchuanshuguolaideguangxinhaozhuanbianweidianxinhao
，zaijingguofangda、均衡、判決電路，恢複出發射端的原始信號。
　　
在光纖傳輸線路上，常用光信號的有無來表示“1”碼和“0”碼，為避免碼流中的長連“0”或長連“1”，有利於時鍾的提取，需要有編碼電路。同時陣列信號處理器送來的是並行數據
，需要有率並轉換電路。
　　
5。PCB板設計技術
　　
光纖收發器的性能部分地決定於PCB板的布局和布線技術，因此應該遵守下列的一些基本規則：
　　
①設計PCB板時
，推薦使用地層以減少電源公共地線的電感。如有可能同時使用一個地層和一個電源層
，這將同時減少地和電源引腳上的電感。
　　
②在地層和電源層上的分割和開口應最少，這將減少附加的電感並提高發射和接收電路的穩定性。
　　
③在驅動電路和LED之間的連線長度應盡量縮短，以減少導線電感。
　　
④10μF的鉭電解電容和0.1μF的獨石陶瓷電容應放置於靠近驅動LED信號的地方，這將減少發射器輻射的噪聲並提高LED的光響應時間。
　　
⑤0.1μF(或0.01μF)的旁路電容應付於接收器的管腳2與7之間，它與接收器的距離不能超過20mm。
　　
⑥接(jie)收(shou)器(qi)是(shi)光(guang)纖(xian)連(lian)接(jie)線(xian)路(lu)中(zhong)最(zui)關(guan)鍵(jian)的(de)部(bu)分(fen)，電(dian)路(lu)中(zhong)過(guo)量(liang)的(de)附(fu)加(jia)電(dian)感(gan)和(he)電(dian)容(rong)會(hui)降(jiang)低(di)光(guang)纖(xian)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)帶(dai)寬(kuan)和(he)穩(wen)定(ding)性(xing)
，減(jian)少(shao)接(jie)收(shou)器(qi)的(de)靈(ling)敏(min)度(du)。因(yin)此(ci)建(jian)議(yi)使(shi)用(yong)表(biao)麵(mian)貼(tie)裝(zhuang)器(qi)件(jian)，並(bing)不(bu)要(yao)使(shi)用(yong)插(cha)座(zuo)。
　　
經過實際測試
，證實此電路完全達到了實用要求
，通過縮短通信時間提高了整個係統的性能指標。