Shematics.net

Оптоволоконні лінії передачі даних

Схемы >> Передача даних >> Оптоволоконні лінії передачі даних

---

Оптоволоконні лінії передачі даних
Це - як правило послідовні лінії, але в одночас швидкодіючі і дешеві. В цьому підрозділі коротко описано фізичну реалізацію оптоволоконних каналів передачі даних.

На швидкість передачі даних впливає якість волокна (його прозорість), його товщина, потужність і тип передавача (світлодіода чи лазерного діода), довжини хвилі випромінюваного світла, від чого в свою чергу залежить і віддаль каналу зв'язку.

На рис.1 зображено найпростіший оптоволоконний канал зв'язку. Використавши в якості передавача світлодіод, одноміліметрове пластикове оптичне волокно, досить дешеві ТТЛ мікросхеми (U1 - DS3631, U2 - HFBR-15X3, HFBR-4531, U3 - HFBR-25X3, HFBR-4532). довжина каналу буде до 53 м з швидкодією 40 kBit/sek*.

Рис. 1 Схема оптоволоконного каналу зв'язку 40 kBd до 53 м.
(Натисніть для збільшення)

Рис. 2 Схема оптоволоконного каналу зв'язку 1 MBd до 10 м.
(Натисніть для збільшення)

Оптоволоконний канал забезпечує надійну гальванічну розв'язку між передавачем і приймачем. (R2 - 340 Ом 1%, R3 -3.3 кОм, при цьому струм, який споживає передавач І = 10 mA). Для збільшення віддалі передачі до 1.5 км необхідно зменшити діаметер оптоволокна до 200 мкм, збільшити потужність пере - давача (U1 - DS3631, U2 - HFBR-15X8, U3 - HFBR-25X8), (R2 - 150 Ом 1%, R3 -3.3 кОм, при цьому І = 20 mA). Збільшення швидкодії передачі даних потребує більш швидкодіючих передавача і приймача. 1 мм пластикове оптоволокно, мікросхема U1 - DS75451, передавач U2 - HFBR-15X4, приймач U3 - HFBR-25X4, С1 - 1500 pF, R2 - 51 Ом 1% (І = 60 mA) забезпечать швидкодію 1 MBit/sek до 10 м, а передавач U2 - HFBR-15X2 і приймач U3 - HFBR-25X2 (R2 - 51 Ом 1% І = 60 mA) - до 45 м (рис.2). Передавач U2 - HFBR-15X1 і приймач U3 - HFBR-25X1 (R2 - 78.7 Ом 1% І = 43 mA, U1 - DS75451), ввімкнені як на рис.1 забезпечать швидкодію 5 MBit/sek до 16 м.

5 MBit/sek на віддаль до 1.7 км.
Подальше збільшення віддалі передачі даних до 700 м з швидкодію 5 MBit/sek можна добитися використавши кварцеве оптоволокно 200 мкм, передавач U2 - HFBR-14X2, приймач U3 - HFBR-24X2, резистор R2 - 174 Ом 1% (І = 20 mA), R3 - 560 Ом, ввімкнені як на рис.3, а оптоволокно 62.5 і 125 мкм з передавачем U2 - HFBR-14X4 і приймачем U3 - HFBR-24X4, резистором R2 - 69.8 Ом 1% ( І = 48 mA) ввімкнених згідно з тою ж схемою забезпечить віддаль передачі даних до 1.7 км.

Рис. 3 Схема оптоволоконного каналу зв'язку 5 MBd до 1.7 км.
(Натисніть для збільшення)

Рис. 4 Схема оптоволоконного каналу зв'язку 10 MBd до 300 м.
(Натисніть для збільшення)

Швидкодіючі оптоволоконні лінії передачі даних.
Поява на ринку дешевих лазерних діодів дала можливість збільшити швидкодію каналів передачі даних до ТBit/sek, а мале затухання в лінії - до збільшення віддалі. Якщо використати оптоволокно діаметром 1 мм, а передавач і приймач HFBR-15X8 і HFBR-25X8 ввімкнути як на рис.4, то канал зв'язку буде працювати з швидкодією 10 MBit/sek на віддалі до 40 м (R1 - 2 кОм, R2 - 47 Ом 1%, I = 60 mA, R3 - 2.7 Ом), а оптоволокно діаметром 200 мкм дасть можливість збільшити довжину лінії до 300 м.

Для того щоб мати довгі лінії передачі даних і високу швидкодію (більше 10 MBit/sek), потрібно використовувати підсилювачі. На рис.5, 6 і 7 показано схеми швидкісних оптоволоконних каналів зв'язку: рис.5 - до 32 MBit/sek,

В - швидкість обміну даними. На рис.6 - до 32 MBit/sek:

На рис.7 - до 70 MBit/sek, якщо B20 MBit/sek, то С9 відсутня.

Рис. 5 Схема швидкісного оптоволоконного каналу зв'язку 32 MBd до 1.3 км.
(Натисніть для збільшення)

Рис. 6 Схема швидкісного оптоволоконного каналу зв'язку 32 MBd до 4 км.
(Натисніть для збільшення)

Рис. 7 Схема швидкісного оптоволоконного каналу зв'язку 70 MBd до 14 км.
(Натисніть для збільшення)

Таблиця до рис.5.

Таблиця до рис.6.

Таблиця до рис.7.

* швидкість передачі даних, або бод. Міжнародна одиниця - 1 bit/sek = 1 Bd.

160 MBit/sek на віддаль до 6 км.
Для подальшого збільшення швидкодії в оптоволоконних каналах обміну даними потрібно використати більш швидкодіючі підсилювачі. На рис.8 показано схему з швидкодією обміну даними до 160 Mbit/sek, а на рис.9 її інтерфейсна частина.

Рис. 8 Схема швидкісного оптоволоконного каналу зв'язку 160 MBd до 6 км.
(Натисніть для збільшення)

Рис. 9 Схема інтерфейсної частини швидкісного оптоволоконного каналу зв'язку 160 MBd до 6 км.
(Натисніть для збільшення)

Особливістю обох схем є те, що схеми повинні бути виконані з вимогами високочастотного монтажу, інформаційні провідники повинні мати хвильовий опір 50 Ом, або замінені відповідним кабелем. Обидві схеми живляться від системного блоку напругою + 5 V, живлення приймача і передавача розділені з фільтрацією по високій частоті.

Таблиця до рис.8.

 

Встановлюючи оптоволоконну лінію, необхідно щоб вона працювала з максимальною віддачею і швидкодією, при цьому необхідно враховувати температурні коливання навколишнього середовища і затухання в лінії. Нижче в таблицях наведена залежність швидкості обміну даними від відстані і температури (таблиці 9 - 13), а в таблиці 14 - наведена порівняльна характеристика для пластикового і скляного оптоволокна (скляне оптоволокно виготовляється з чистого кварцового скла). 

Таблиця 9.

 

Таблиця 10.

 

Таблиця 11.

 

Таблиця 12.

 

Таблиця 13.

 

Таблиця 13.

добавлено 23.07.07 19:09:09 | проглянуто 11299 раз