CN102655431B - 一种多模光纤接收电路 - Google Patents

Abstract

一种高灵敏度光纤接收电路，由多模光纤接收器、高速运算放大器、高速比较器构成并依次连接，多模光纤接收器的输出端经过第一级隔直电容和电阻分压电路接到高速运算放大器的同相输入端，经过第二级隔直电容和连接电源的电阻分压电路接到高速比较器的正极性输入端，高速比较器的输出端接到后级的逻辑电路；高速比较器的另一个输入端使用工作电源的中间电平。在传输速率为20Mbit/s时，光纤接收灵敏度可达到-30dB，速率若降低至10Mbit/s时，光纤接收灵敏度可提高至-33dB。一般的多模光纤接收电路，传输速率或接收灵敏度都有一定的局限，在收发端距离较远时会出现误码，不能适应所有应用场合。

Description

一种多模光纤接收电路

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度的多模光纤接收电路，适用于电力系统数字化变电站、智能化变电站或数字化电厂及风电场等应用场合中采用IEC60044-8规约或其他自定义通讯规约完成智能设备之间数据交换的所有智能化一次设备和网络化二次设备。

背景技术

由于光纤传输具有高可靠性、传输速度快、布线方便、成本低等优点，在智能化变电站中，光缆取代大部分电缆成为必然，越来越多的数据交换使用多模光纤通信技术。

传统的多模光纤通信一般采用以下两种方案：一种是采用TTL输出的多模光纤接收器直接输出，接收灵敏度虽可达到-30dB左右，但缺点是传输速率不能超过5Mbit/s；另外一种是采用模拟输出的多模光纤接收器加高速比较器，传输速率在10Mbit/s时，接收灵敏度不超过-26dB，如传输速率提高到20Mbit/s，接收灵敏度会下降到-23dB，缺点是传输速率和接收灵敏度不能兼得。这两种方案的缺点都极大限制了多模光纤技术的推广和使用。

图1为采用TTL输出的多模光纤接收器和采用模拟输出的多模光纤接收器加高速比较器的应用电路原理图，该电路中存在上述问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种具有实用性的高灵敏度的多模光纤接收电路，可广泛应用于各种需要多模光纤通信的设备中。

本发明提供下述解决方案：高灵敏度的多模光纤接收电路，由多模光纤接收器、高速运算放大器、高速比较器、若干电阻电容构成，在传输速率为20Mbit/s时，光纤接收灵敏度可达到-30dB。

高灵敏度的多模光纤接收电路，由多模光纤接收器、高速运算放大器、高速比较器构成并依次连接，多模光纤接收器的输出端经过第一级隔直电容和电阻分压电路接到高速运算放大器的同相输入端，经过第二级隔直电容和连接电源的电阻分压电路接到高速比较器的正极性输入端，高速比较器的输出端接到后级的逻辑电路。高速比较器的另一个输入端使用工作电源的中间电平。

多模光纤接收器的模拟输出信号经过隔直电容和电阻分压电路后，多模光纤接收器的模拟输出信号的直流分量被滤除，又根据后级高速运算放大器的放大倍数设置了最优的直流分量，有效提高了可接收信号强度的范围。高速运算放大器的模拟输出信号经过第二级隔直电容和电阻分压电路后，高速运算放大器的模拟输出信号的直流分量被滤除，又根据后级高速比较器的工作最优特性叠加了工作电源的中间电平（经过第二级隔直电容和连接电源的电阻分压电路提供），作为新的直流分量，高速比较器的另一个输入端使用工作电源的中间电平，这样模拟信号完全基于中间电平幅值对称，使得比较器输出的数字信号的相位损失最小。

本发明的有益效果：本发明提供了一种具有实用性的高灵敏度的多模光纤接收电路及其应用，在传输速率为20Mbit/s时，光纤接收灵敏度可达到-30dB，突破了以往传输速率和光纤接收灵敏度不可兼得的瓶颈，可以满足数字化变电站中各种应用对多模光纤通信的需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细说明。

图1为采用TTL输出的多模光纤接收器和采用模拟输出的多模光纤接收器加高速比较器的应用电路原理图。

图2为本发明的一种实施方式的适合多模光纤高速通信、远距离传输的高灵敏度的多模光纤接收应用电路原理图。

具体实施方式

图1左半边所示为采用TTL输出的多模光纤接收器应用电路原理图，多模光纤接收器U1的输出经过电阻R1上拉后可直接输出至后级的逻辑电路，设有若干电阻电容作为分压或隔离电路。图1右半边所示采用模拟输出的多模光纤接收器加高速比较器的应用电路原理图，多模光纤接收器U1的模拟输出信号经过C1滤除直流分量，然后与R1和R2分压产生的直流分量相叠加，R3和R4分压产生一个恒定直流分量，高速比较器U2对输入的信号进行比较，然后输出数字信号。

如图2所示，在传统的采用模拟输出的多模光纤接收器加高速比较器应用电路的基础上，本发明的高灵敏度的多模光纤接收应用电路增加了一个高速运算放大器U3和若干电阻电容来提高多模光纤接收电路的接收灵敏度。

如图2所示的一种适合多模光纤高速通信、远距离传输的高灵敏度的多模光纤接收应用电路，多模光纤接收器U1的输出端经过电容C2、电阻R5、电阻R6后连接到高速运算放大器U3的同相输入端，高速运算放大器U3的反相输入端通过电容C3、电阻R7、电阻R8与高速运算放大器U3的输出端相连接，高速运算放大器U3的输出端经过电容C1、电阻R1、电阻R2后连接到高速比较器U2的正极性输入端，高速比较器U2的工作电源经过电容C4、电阻R3、电阻R4后连接到高速比较器U2的负极性输入端，高速比较器U2的输出端即为高质量的数字信号输出，可接入后级的逻辑电路。

具体实施过程是由高速运算放大器U3来放大多模光纤接收器U1的模拟输出信号，并由高速比较器U2来对输入的信号进行高速比较，从而输出相位误差极小的高速数字信号。

图2电路中，与电阻R8并联的电容C3可用来滤除多模光纤接收器U1的模拟输出信号中的100M以上的高频噪声，提高了模拟信号的信噪比。与电阻R4并联的电容C4可用来滤除工作电源上的高频噪声，改善了高速比较器U2的工作特性。

高速运算放大器U3的典型型号是AD8061，高速比较器U2的典型型号是TLV3501A。

Claims (1)

1.一种多模光纤接收电路，其特征是：由多模光纤接收器、运算放大器、比较器构成并依次连接，多模光纤接收器的输出端经过第一级隔直电容和电阻分压电路接到运算放大器的同相输入端，运算放大器经过第二级隔直电容和连接电源的电阻分压电路接到比较器的正极性输入端，比较器的输出端接到后级的逻辑电路；比较器的另一个输入端使用电源的中间电平；

所述第一级隔直电容和电阻分压电路对多模光纤接收器的模拟输出信号的直流分量进行有效滤波，又根据后级运算放大器的放大倍数叠加了合理的直流分量，使得有用信号被尽可能得到放大，直流分量和噪声被滤除；

所述第二级隔直电容和连接电源的电阻分压电路对运算放大器的模拟输出信号的直流分量进行了滤除，又根据后级比较器的工作最优特性叠加了电源的中间电平作为新的直流分量，比较器的另一个输入端使用电源的中间电平，使得信号完全基于中间电平幅值对称，使得比较器输出的数字信号的相位损失最小。

2.由权利要求1所述的多模光纤接收电路，其特征是：多模光纤接收器的模拟输出信号首先经过运算放大器对模拟信号进行放大，然后再输入至比较器；在传输速率为20Mbit/s时，光纤接收灵敏度达到-30dB。