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;
②guangxiantigongletongxinlianlushuangfangzhijiandedianqigeli
，xiaochulechangjulishebeizhijianyouyudidianweibutongyinqidewenti。tongshishejirenyuanzaiyebuyongweizukangpipeiertoutengle;
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。
　　
xianzai，guangxianqijianjiageyuyiqianxiangbiyijingdafuxiajiang，erjinhousuizheganglanjiagedeshangshengjiguangxianqijianjiagedejinyibuxiajiang

，renmenxuanzeguangxianshijiangbuzaishouxiankaolvjiageyinsu。yinci，womenzonghekaolvsulvyujulizhibiao
，xuanzeheshileixingdeguangxian、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
　　
guangxianshuanggongtongxinxitongqizhongqudongdianludezuoyongshijiangdiangonglvzhuanhuanchengguanggonglv
，bingjiangyaochuanshudedianxinhaotiaozhidaoguangyuandeshuchushang，taduiguangyuantongshitigongpianzhidianliuhesuishuzixinhaoerbianhuadetiaozhidianliu。
　　
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shiLED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。
　　
光(guang)纖(xian)接(jie)收(shou)電(dian)路(lu)是(shi)光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)的(de)重(zhong)要(yao)組(zu)成(cheng)部(bu)分(fen)，它(ta)的(de)性(xing)能(neng)好(hao)壞(huai)是(shi)整(zheng)個(ge)光(guang)纖(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)性(xing)能(neng)的(de)綜(zong)合(he)反(fan)映(ying)。它(ta)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)將(jiang)光(guang)纖(xian)傳(chuan)輸(shu)過(guo)來(lai)的(de)光(guang)信(xin)號(hao)轉(zhuan)變(bian)為(wei)電(dian)信(xin)號(hao)，再(zai)經(jing)過(guo)放(fang)大(da)
、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。