謝玉梅 周力行

     來源：《電子技術應用》

     摘要：應用串行同步傳輸原理，用一種小巧的光發射/接收器對設計成光纖通訊系統，接a/d采樣數據直接進行遠距離高速傳輸。實際證明該方法簡單、可靠，具有一定的實用價值。

     關鍵詞：高速數據

     遠距離采集 光纖通訊 多路同步

     電力變壓器局部放電在線定位監測系統的關鍵環節之一是準確、可靠的數據采集與傳輸。根據電力變壓器局部放電產生的超聲波和電脈沖信號頻率高、頻譜寬、幅度變化大，環境電磁干擾嚴重，以及電力變壓器與中心控制室距離一般在500m范圍以內，而多路檢測信號集中在變壓器周期等特點，電力變壓器局部放電在線定位監測系統的信號檢測采用現場集中數據采集方案，數據傳輸直接利用一種低價、高速、中遠距離多模光纖hfbr-1414/2416發射/接收器對實現遠距離光纖高速同步傳送。這樣可大大簡化控制器的電路結構，省去繁瑣的數據傳輸編碼和解碼，數據傳輸速率也得以進一步提高。

     1 hfbr光器件簡介

     由惠普公司生產的光纖hfbr-1414/2416發射/接收器對具有如下主要技術特性：

     ·發射光波長820nm

     ·最高數據傳輸速率155mbd

     ·最長傳輸距離4km

     ·適用光纖：50/125μm，62.5/125μm，100/140μm，200μmhcs

     ·工作溫度范圍：-40℃～+85℃

     ·st、sc、sma和fc四種連接頭選擇

     ·8管腳dip封裝

     hfbr-1414/2416光纖發射/接收器對的內部結構與管理排列如圖1所示。hfbr-1414光纖發射器內含個高效光功率激勵的鋁砷化鎵光發射器，該光發射器在60ma直流電流激勵下能向光纖中饋入光波長為820nm的光功率-12dbm。hfbr-2416光接收器由一個高效pin光電二極管和一低噪聲跨阻前置放大器電路組成。該放大器由于跨阻抗作用使得放大器的帶寬和非線性得到了較大的改善，同時也獲得了較大的動態范圍。光信號經光電二極管轉換成模擬電信號，放大后由射輸出器緩沖輸出，最大動態范圍達23db，頻率響應從直流到125mhz。

     2 發射/接收器對的ttl接口電路

     對于hfbr-1414光發射器必須提供足夠的正向驅動電流if才能發出所需光功率，由高性能的cmos數字電路四二輸入正與非門74act00設計的驅動電路如圖2所示。具有ttl電平的串行數據（或同步時鐘）從與非門u1d的輸入端12輸入，反相后由74act00的三個與非門u1a～u1c并聯輸出驅動hfbr-1414光發射器，產生足夠的光功率。為避免驅動器的電流特性對光發射器光學開關特性的影響，運用頻率補償技術改善光信號的上升/下降沿，通過給hfbr-1414光發射器提供一定的預偏置電壓，來減小傳播延遲誤差所引起的脈寬失真。電路參數可由下列公式計算：

     r1={[（vcc-vf）+3.97(vcc-vf-1.6)]/ifon(a)}(

     ω)

     r2=(1/2) ·[(r1/3.97) ·(ω)]

     re=r2-1(ω)

     r3=r4=r5=3re(ω)

     c1={[2000(ps)]/r2}(pf)

     hfbr-2416光接收器的輸出為模擬電信號，為了與數字系統兼容，須通過圖3所示的高速比較電路進行變換。比較電路由超高速、低功耗、高精度ttl比較器lt1016集成芯片和一些外圍元器件組成。hfbr-2416光接收器輸出的模擬信號經c1、c2耦合到比較器的兩模擬輸入端，經u1比較后恢復出與發射端相一致的ttl信號，以相反極性從兩輸出端輸出。電路中的r8、r9和c4組成低通濾波器，用以提高光接收器對電源和外部噪聲的抑制功能。比較器的輸入耦合電容由下式確定：

     c1=c2=2/{3(r1+r2)[data rate(bd)]}

     由光發射/