数字信号课程设计 (2).doc

4.2数字信号光发送接收系统初级要求：一、任务1设计数字光发送电路。2设计数字光接收电路。3设计电放大电路。二、功能要求将信号源输出的低频方波信号，通过光电调制变为光信号，用光纤传输，然后再光电解调，放大恢复为原始的电信号。三、性能参数要求1信号源的频率可调，范围为1KHz到1MHz，信号幅度为1V左右的电信号。2光发送电路的输出光信号功率为-5dBm到-16dBm，通过LD或LED光源的直流电流为50mA左右,最小不低于30mA最大不大于80mA，光波长为1550nm或1310nm。3接收信号放大后的波形不能失真，幅度峰峰值为500mv到1v,最好能放大到3v左右。频率和幅度都能随信号源变化4接收到的信号经过低噪声放大器后可达到一定的信噪比。高级要求一、任务1设计一个方波信号源。2设计一个宽频低噪声放大电路。3完成高频数字信号的光收发电路系统。二、功能要求1将设计的信号源与光发送电路连接，要求输出与输入阻抗相适应，保证信号的光输出功率。2对高频信号源进行电光调制和光电解调并放大。三、性能参数1信号源的频率在1KHz到10KHz的低频区，频率可调，幅度峰峰值为1v。2光发送电路的输出光信号功率为-5dBm到-16dBm，通过LD或LED光源的直流电流为50mA左右,最小不低于30mA最大不大于80mA，光波长为1550nm或1310nm。3对高频2MHz的信号源在接收端可放大到500mv到1V左右，波形不能失真。四、实验仪器1信号源2直流电源3示波器4万用表五、参考文献1康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分.北京：高等教育出版社，1979.2方强，梁猛.光纤通信.西安：西安电子科技大学出版社,2003. 3王毓银.数字电路逻辑设计. 北京：高等教育出版社,1985.（2）、电路实现：1、发射电路： 图（一） 图（二）其中图（一）为原始的设计的并仿真通过的电路，其各参数如图标注所示，该电路在仿真时能实现对幅度为1V到3V，频率为1K到2M的的数字电信号无失真的转换成数字信号。然而在实际搭建电路时该电路并不能实现理想的功能，经过改进后得到的实际的光信号发射电路如图（二）所示，其中用R1代替容易烧坏的LED，为了增大通过LED的电流，该电路增加了由R4和R5组成的偏置电路，同时加上了R3和C2进行滤波。该电路在实际中能实现0.7V到3V，频率为10K到2M的的数字信号的发送。发射电路的仿真波形如下图：其中红色为输入的数字电信号，绿色为输出的数字方波。2、接收放大电路：光接收部分电路，由一个电压跟随器和一个共射极的放大电路组成，上图是仿真电路，（电路各参数见图中标注）。由于PIN的输出信号相当弱，所以我们用电压源代替。电容C2、C3、C4用以隔直流和滤波。R5为放大信号的输出端。这里，偏置使三极管工作在截止区，这样有利于对数字信号的放大和接收。该电路仿真时能实现对幅度为30mv到3V，频率为1K到2M甚至3M的信号的接收放大，只是在2M以上会稍微有些上升沿失真。不过在实际搭建电路时用该电路的话，会有很大的毛刺和上升沿失真，并且放大倍数不够，经过调整，将R6改成110K，将R4改成240，结果即增大了带宽，又有大的放大倍数。接收电路的仿真波形如下：其中红色波形为V1的波形，绿色波形为输出。由图可以看出输出有反相，因为电路工作在截止区，使得电路在小信号输入时增益较高，大信号输入时增益较小。四、数据分析：加上PIN和LED时的发射电路数据：Vi(v)f(Hz)Vo(v)光功率波形是否失真dBmmv110K0.96-15.9325.81低电平失真100K1-15.5627.73无失真1M1.26-15.2828.12无失真2M1.28-15.2628.6无失真21M2-15.0432.49无失真加上PIN和LED时的接收放大电路数据：Vi（v）f（Hz）PIN输出（mA）放大后Vo（Mv）PIN输出波形是否失真放大输出波形是否失真0.4100K14100无失真无失真0.51M16120上升沿失真无失真110K30230无失真无失真100K28230无失真无失真1M28230上升沿失真无失真未加PIN和LED时的发射电路数据：Vi（v）f(Hz)I（led）（mA）波形是否失真110K54.1低电平失真100K54.3无失真1M54.0无失真2M54.6上升沿失真21M52.3无失真未加PIN和LED时的接收放大电路数据：Vi（v）f（Hz）Vo(v)波形是否失真11K2.18无失真100K2.18无失真1M2.20无失真2M2.26上升沿失真0.51K2.04无失真100K2.06无失真1M2.04无失真2M2.08上升沿失真0.31K2.01无失真100K2.02无失真1M2.02无失真2M2.04上升沿失真实验中主要出现的问题与解决方法： 1.理论仿真的结果与实际连接的电路结果有较大的差距；最终改进电路，调整元件参数来达到要求。2.连