一种基于光纤传输的监测信号处理系统
在这种模式下,当CONVST的下降沿到来后开始转换,同时BUSY变高,这时要保证在CONVST的上升沿到来与BUSY的下降沿之间的间隔为最小10 ns,一旦转换结束就进入休眠状态,这种状态的保持是通过转换结束后保持CONVST为低电平来实现的在CONVST的上升沿唤醒,在休眠时,当CONVST在低电平的时候仍然可以在SCLK的下降沿的作用下输出16位串行有效数字。采用高速采样模式,因此要保证能生成高速采样模式的时序。
当转换结束后,在16个SCLK的下降沿的作用下,依次读出16位数字,其中最前面是两位0,然后是符号位,后面是数字。理想的编码如表1所示。
其中,FSR是指输入电压范围,这里对于AD7894_10来说是20 V;
由表1可以看出它的输出是完全补码形式的,其中最高位是符号位,0表示是正数,1表示是负数,然后是13位数字位,一共14位。
经过A/D转换后的串行数字信号由于是在高压侧处理的,所以要通过一定的方式传输到低压侧,进行信号数据的处理,并进而恢复成模拟信号,综合考虑到安全和信号传输两个方面的问题,信号传输的通道要起到两个方面的作用。一方面要能顺利地把数字信号从高压侧传到低压侧,实现高低压侧的高速数据通信,另一方面要把高压侧和低压侧进行绝缘,本论文用光纤作为传输通道。
2.1光纤传输链路的组成
光纤传输链路的各个模块包括光纤传输介质,光源光检测器及其相关的接收机,还有用来连接光缆,光源和光检测器的连接器。所在光纤信号传输系统一共由三个部分组成,包括发射驱动器、光纤和接收驱动器三个部分。
光发射器应该包括两部分,一部分是电发送机,它把需要传输的信号变成电信号;另一部分是光源,它把电信号转变成光信号,称为E/O。
数字光纤通信系统对光源的线性要求不是太高,其光发射器件可以使用线性度较好的半导体发光二极管(LED),也可以使用线性程度较差的半导体激光二极管(LD)。
但是,由于对于标准光纤来说,一般LD的入射光功率在1 mW以上,而LED的入纤光功率只有0.1 mW左右,再加上LD的开关调制速度比LED高许多,这使得LD器件适合使用在长距离、大容量的数字光纤通信系统中,LED器件一般使用在中短距离中小容量的光纤通信系统。
一般情况下的光纤通信系统,它的光源驱动电路和偏置电路应该满足这样的技术要求:
(1)当温度变化或者是随着使用时间的延长而导致光源器件老化的时候,光器件输出的光脉冲幅度应该保持恒定。
(2)为了保证一定的接收灵敏度,光发射器件的输出光脉冲的消光比应该有EXT≥10。这里的消光比可能有两种定义方法,第一种方法是定义为光脉冲的“1”、“0”中的幅度之比;第二种定义方法是定义为“1”、“0”的平均功率之比。
(3)为了使光脉冲信号能准确地重现输入电脉冲信号,光源加上驱动电流脉冲后,光源发射的延迟时间必须小于每位码元的时间。
(4)光发射驱动电路应该能对光脉冲张驰振荡有阻尼作用。
(5)光发射器件的可靠性要高,寿命要长。
选用的光发送器件是由奥雷光电有限公司生产的光电收发一体化模块ATR-X5XXL中的光发送部分来完成的。它采用单+5 V供电,输入输出是TTL电平,允许输入的最高低电平是+0.8 V,输入的最低高电平为+2 V,输出的最低高电平是+2.4 V,最高低电平是+0.4 V。这个电平范围是很宽松的,它的封装采用标准的工业9针连接,使用的连接器可以用SC或者是FC,选用数据传输的最高速率为2 Mb/s,最长可以传输20 km的光收发一体化模块。
对于光纤连接器的要求主要有:低耦合损耗、具有互换性、易于装配、低的环境敏感性,同时要求它具有较低的成本和可靠的结构,更重要的是它要连接使用方便,可重复插拔性要好。
ATR-X5XXL光电收发一体化模块可以选用SC或者FC连接器,这里选用FC光纤连接器来完成光纤之间的连接,它的插拔性好,连接可靠。本文采用洛阳航空电器厂光通信器件分厂生产的一种光纤连接器,它的插入损耗是0.12 dB,回波损耗是47 dB,直径是3 mm。
光纤是介质波导结构的传输介质。它的结构是高折射率的纤芯被低折射率的包层所包围,且要求光以大于临界角的角度在光纤的芯包界面处发生全内反射。
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