接收机设计与研究.doc

摘 要本论文主要介绍了数字光纤通信中接收机的设计和研究，接收机是将通过光纤传输过来的光信号转换为电信号，并从电信号中将数据信号正确地恢复出来。论文中主要讨论了光电检测技术，互阻前置放大器，带限幅放大器的时钟恢复和数据再生（CDR）电路，电压转换电路。时钟信号提取是数字光纤通信系统中的一个重要组成部分，其性能的优劣直接影响整个系统的传输质量和传输距离。常用的时钟信号提取方法有调谐滤波法和锁相法。 关键词：光电检测器、自动功率控制、PECL电平、限幅放大器Abstract目录第一章 前言第二章 数字光纤通信中接收机设计方案2.1 光接收模块的功能2.2 框图第三章 接收机电路设计3.1 光探测3.1.1 光源3.1.2 光电探测器3.1.3 尾纤型InGaAs PIN光电探测器HGCT15SC3.2 基本模块3.2.1 前置放大器 3.2.2 主放大器 3.2.3 均衡滤波器 3.2.4 自动增益控制电路3.2.5 数据恢复电路3.3 电平转换电路3.4 译码器3.5 +5V到+3.3V电压电路设计3.6 光接收模块的主要性能指标第四章 设计软件第五章 调试方法第六章 结束语参考文献符：解调器总电路图第一章 前 言 光纤通信，是指利用光导纤维（简称光纤）传输光波信号的一种通信方式。光纤通信系统由三大部分组成：光发送机，光缆和光接收机。 光纤通信与电缆或微波等通信方式相比，光纤通信的优点如下： 传输频带宽、通信容量大； 传输损耗小，传输距离远； 抗电磁干扰能力强，保密性好； 线径细，重量轻；耐化学腐蚀； 串扰小，信号传输质量高。 光纤通信与电通信方式的主要差异有两点：一是用光作为传输信号；二是用光缆作为传输线路。因此，在光纤通信中起主导作用的是激光器和光纤。光纤通信可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。光纤通信在通信网、广播电视与计算机网，以及其他数据传输系统中都得到了广泛的应用。我在这次主要是设计数字光纤通信中的接收机，光接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。这是光纤通信系统中重要的一部分。 第二章 接收机总体方案设计2.1.1 光接收模块的功能 在数字光纤中传输时，不仅幅度被衰减，而且脉冲的波形被展宽接收机的作用，是探测经过传输的微弱光信号，并放大、在生成原传输的信号。对强度调制的数字光信号，在接收端采用直接检测。光接收机最主要的性能指标是接收机的灵敏度。在接收机的理论中，中心的问题也是如何降低输入端的噪声、提高接收机灵敏度。灵敏度主要取决于光电检测器的响应度以及检测器和放大器引入的噪声。光接收模块解调器必须有足够的带宽以保证对输入光信号脉冲作出正确反应。传输的码速越高，要求的带宽越宽。光接收模块电路末端的均衡滤波器和放大器配合，以提供升余弦脉冲和限制噪声，从而使光接收模块能获得较低的误码率和较高的接收灵敏度。 2.1.2 总体方案设计框图 光接收模块的总体方案设计框图如图2.1所示。它由光电探测器、前置放大器、主放大器、自动增益控制电路（AGC）、恢复电路、译码器组成。各部分功能的详细描述见下一章。光电探测器前置放大器均衡滤波数据恢复主放大器译码器自动增益控制电路图2.1 光接收模块的总体方案设计框图 第三章 解调器各单元模块设计光接收模块的总体方案设计框图如3.1所示。它由光电探测器、前置放大器、主放大器、自动增益控制电路（AGC）、恢复电路、译码器组成。在接收机中，首先需要将光信号转换成电信号，即对光进行解调，这个过程是由光电检测器（光电二极管或雪崩光电二极管）来完成的光电检测器把光信号转换成电流信号送入前置放大器。前置放大器的噪声对整个放大器的输出噪声影响很大，因此，它应该是精心设计和制作的低噪声放大器。主放大器的作用除提供足够的增益外，它的增益还受AGC电路控制，传输出信号的幅度在一定的范围内不受输入信号幅度的影响。均衡滤波器的作用是保证判决是不存在码间干扰。判决器和时钟恢复电路对信号进行再生。光电探测器前置放大器均衡滤波数据恢复主放大器译码器自动增益控制电路图3.1 光接收模块的总体方案设计框图3.1 光探测3.1.1 光源在光纤通信中，首先要将电信号转变为光信号，最常用的光源是半导体激光器（LD）或发光二极管（LED），因此光源器件是光发射端的核心部件。之所以用半导体光源，是因为：（1） 半导体光源体积小，发光面积可以与光纤芯径相比较，从而有较高的耦合效率。（2） 发射波长适合在光纤中低损耗传输。（3） 可以直接进行强度调制，即只要将信号电流注入半导体激光器或发光二极管，就可以得到相应的光信号输出。（4） 可靠性较高，尤其是半导体激光器，不仅发射功率大、耦合效率高、响应速度快，而且发射光的相干性也较好，在一些高速率、大容量的数字光纤通信系统中得到广泛应用。根据光纤在0.85um、1.3um和1.55um附近呈现低损耗的特性，结合半导体发光材料，其辐射波长能够覆盖上述范围的是砷化镓（GaAs）化合物，而且在此基础上发展三元和四元化合物很方便。因此，目前在长、短波长的数字光纤通信中广泛使用的光源器件是InGaAsP/InP双异质结（DH）半导体激光器与发光二极管和AlGaAs/GaAs双异质结半导体激光器与发光二极管。 3.1.2 光电探测器 光信号经过光纤传输到达接收端后，在接收端有一个接收光信号的元件。但是由于目前我们对光的认识还没有达到对电的认识的程度，所以我们并不能通过对光信号的直接还原而获得原来的信号。在它们之间还存在着一个将光信号转变成电信号，然后再由电子线路进行放大的过程，最后再还原成原来的信号。这一接收转换元件称作光检测器，或者光电探测器，简称检测器，又叫光电检波器或者光电二极管。 光电探测器是数字光接收模块的核心器件，常见的光电探测器包括：PIN光电二极管和雪崩光电二极管（APD）。 光纤通信系统要求光电探测器： （1） 灵敏度高：灵敏度高表示检测器把光功率转变为电流的效率高。在实际的光接收模块中，光纤传来的信号极其微弱，有时只有1nw左右。为了得到较大的信号电流，人们希望灵敏度尽可能的高。 （2） 响应速度快：指射入光信号后，马上就有电信号输出；光信号一停，电信号也停止输出，不要延迟。这样才能重现入射信号。实际上电信号完全不延迟是不可能的，但是应该限制在一个范围之内。随着光纤通信系统的传输速率的不断提高，超高速的传输对光电探测器的响应速度的要求越来越高，对其制造技术提出了更高的要求。 （3） 噪声小：为了提高光纤传输系统的性能，要求系统的各个组成部分的噪声足够小。但是对于光电探测器要求特别严格，因为它是在极其微弱的信号条件下工作，又处于光接收模块的最前端，如果在光电变换过程中引入的噪声过大，则会使信号噪声比降低，影响重现原来的信号。 （4） 稳定可靠：要求检测器的主要性能尽可能不受或者少受外界温度变化和环境变化的影响，以提高系统的稳定性和可靠性。在接收器端采用直接检测方式，PIN二极管或雪崩光电二极管(APD)变换所接收的光信号为电流信号。PIN二极管工作电压与其他元件相同(3.3V)，而且它比APD便宜。然而，对于给定的光接收功率，PIN二极管发射电子比APD少，所以，若接收器需要放置在远离发送器的地方，则选择APD比较好。与PIN二极管不同，APD需要偏置电路，它需要30V100V的反向工作电压。除增加成本外，APD对电路会增加更多噪声而且需要冷却。这里，我们选择的是PIN光电二极管。 PIN光电二极管 PIN光电二极管是改进了p-n 结的结构，它在P型层和N型层之间夹有一本征半导体（intrinsic semiconductor），形成了p-i-n结构。 PIN光电二极管（PIN-PD）的应用电路如图3.3所示。图中，V为反向偏置电压，RL为负载电阻。光波从P面射入（也可由N面或i层照射，具体从何处射入取决于不同的设计要求），当器件出于反偏置状态时，电源在p-n 结中形成的电场E与内建电场Ei同方向，合成结电场Ej = (E + Ei )，使耗尽区W显著地展宽。再加本征层i具有极高的电阻值，已接近绝缘体，耗尽区便在整个i区内延伸。其结果给器件性能带来三方面的好处： 图3.2 PIN-PD的应用电路 第一：i 区比P区、N区厚许多，表明入射光能在较宽的范围内激发出载流子，使产生载流子的机会增加了，从而提高了器件的响应率。 第二：整个i区有电流，光生载流子获得较扩散速度快得多的漂移速度奔向电极形成外部电流，因此它的响应速度提高了。 第三：耗尽区较宽，使结电容减小，有利于高频响应，图3.3是PIN光电二极管的等效电路，当Cj减小时，光电流ip 中的高频成分旁路作用减少，因而提高了器件的频率响应。图中为Rj结区漏电阻，Rs是结区和引线的串联电阻，RL为负载电阻。 图3.3 PIN-PD的等效电路 3.1.3 尾纤型InGaAs PIN光电探测器HGCT15SC 方案中选择的光电探测器是HGCT15SC，它是成都中科海光通信技术有限公司生产的带有同轴尾纤的PIN光电探测器。它具有宽工作温度范围，符合SONET/SDH标准。HGCT15SC内的核心器件InGaAs光电二极管的光敏面直径为80um。根据用户的应用，可提供带单模或多模尾纤封装形式。同轴封装采用流线型设计，减小光纤的应力。平面半导体设计和介质钝化使得器件有着优越的噪声特性。气密性封装和100%的电老化，保证了器件的稳定性。器件也可以满足用户其他技术指标和特殊封装形式要求。 功能 HGCT15SC利用内部的InGaAs PIN 光电二极管将通过光纤传输过来的光信号转换为光电流。 器件特点 1、工作波长为11001600nm 2、InGaAs PIN 光电二极管 3、高线性度 4、低暗电流 5、高可靠性 6、高响应度 7、适用于单模或多模光纤 应用 各种数字与模拟光纤传输系统 额定极限值 参 数符号条件额定值单位反向电压VRCW30V工作温度TOP-40+85储存温度Tstg-40+110 性能指标 参数符号单位最小值典型值最大值测试条件波长Nm1100-1600-暗电流IdnA-0.051VR=5V,25响应度1310nmRA/W0.60.9-VR=5V,=1310nm饱和光功率PMw-10VR=5V光敏面直径M-80-上升、下降时间tr,tfnS-0.3-VR=5V,=1310nm电容CpF-12VR=5V,f=1MHZ 管脚与极性图 尾纤型InGaAs PIN光电探测器HGCT15SC的管脚图如图3.4所示，其中，CASE接信号地，PD+接下面将要介绍的MAX3963的IN管脚，PD-接MAX963的FILT管脚。极性图如图3.5所示。 图3.4 管脚图 图3.5 极性图 3.2 互阻前置放大器 3.2.1 前置放大器是接收机模块的关键部件，它与光电探测器的合理匹配，要求能够得到从理论上可以得到的尽可能大的输出信噪比信号，并将这样的信号放大输出到有一定数量级的脉冲信号电压，一般为毫伏数量级。在一般的光纤通信系统中，光电探测器输出的光电流是十分微弱的。为了保证通信质量，必须将这种微弱的电信号通过多级放大器进行放大。但是，放大器在放大的过程中，放大器本身的电阻会引入热噪声，而放大器中的晶体管也会引入散粒噪声，因此对前置放大器有特别的要求，它应是低噪声、高增益的，这样才能得到较大的信噪比。光电检测器的作用是把接收到的光信号转换成电流信号，它是影响解调器也就是光接收机性能的重要器件。 因此，根据系统的要求适当地选择前置放大器的形式，使之能兼顾噪声和频带两个方面的要求是很重要的。前置放大器主要有以下三种内型：（1） 低阻型前置放大器这种前置放大器从频带的要求出发选择偏置电阻，使之满足 的要求。是式中Bw为码速所要求的放大器的带宽。低阻型前置放大器的特点是线路简单，接收机不需要或只需要很少的均衡，前置级的动态范围较大。但是，这种电路的噪声也很大。（2） 高阻型前置放大器高阻型前置放大器的设计方法是尽量加大偏置电阻，把噪声减小到尽可能小的值。高阻型前置放大器不仅动态范围小，而且当比特速率较高时，在输入端信号的高频分量损失太多，因而对均衡电路提出了很高的要求，这在实际中有时是很难做到的。高阻型前置放大器一般只在码速率较低的系统中使用。（3） 跨（互）阻型前置放大器跨阻型（也称为互阻型）前置放大器实际上是电压并联负反馈放大器，如所示。这是一个性能优良的电流-电压转换器，具有宽频带、低噪声的优点。图 跨阻型前置放大器对跨阻型前置放大器，当考虑其频率特性时，上截止频率为：Ri是跨阻型放大器的等效输入电阻，为A是放大器的增益。就是说，跨阻型放大器的输入电阻很小，它是通过牺牲一部分增益，使放大器的频带得到明显的扩展。再考虑跨阻型放大器的噪声性质。对这种放大器，偏置电阻Rb（有时也可以省略，直接用反馈电阻作偏置）和反馈电阻Rf的值可以取得很大，从而使电阻的热噪声大为减小。同时由于负反馈的作用，在考虑串联电压噪声源时，因此，跨阻型前放的噪声也是较低的。从光电转换器PIN获得的电信号十分微弱，通常为A或nA量级，我们采用跨阻型放大器作为前置放大器将电流信号转变为电压信号。由于跨阻型放大器适用于宽带光传输，所以它有较大的动态范围，一般不需要附加均衡器 ，而且有良好的噪声特性。整个模块的接收灵敏度也主要由跨阻放大器的噪声系数决定，它满足以下关系： 式中，P表示最小接收光功率；h为普朗克(Plank)常数；c为光速；为光波波长；B为工作带宽；Z为前置放大器噪声系数。 3.2.2 互阻前置放大器集成电路MAX3665 概述 低功耗互阻前置放大器MAX3665适用于622Mbps SDH/SONET（同步数字序列/同步光网络）。在VCC = +3.3V时，MAX3665仅消耗功率70mW。MAX3665的工作电源可选用单端+3.3V或+5V。它的作用是将微弱的光电二极管电流转换成可测量的差分电压。在宽输入电流级范围内，MAX3665内部的DC（直流）消除电路提供了差分输出抖动，从而减小了脉宽失真。每一个差分输出端都串接一个50的匹配电阻，使输出阻抗为100，与双绞线的特性阻抗相匹配，以防止信号反射，达到最大功率输出。 整个互阻增益大约是8K。当输入信号超过大约50uAP-P(峰峰值)，放大器把输出漂移限制在250mV。 芯片特性 +3.3V 或+5.0 V 单端电源工作 55nA RMS 输入参考噪声 VCC=3.3V时，只有70mW功耗 8K增益；470MHz 带宽 450uA 峰值输入电流 最大260ps 确定性抖动 差分输出驱动100负载 具体实现电路 MAX3665前端接一个PIN光电二极管，后端通过和VCC相连的1.5K电阻为光电二极管提供正偏置电压，应用电路如图3.6所示。图中，IN是来自PIN光电二极管的输入信号；VCC采用+3.3V或+5.0V；GND接地； OUT+和OUT-是差分信号输出端；输出阻抗为50欧姆。 图3.6 MAX3665的具体实现电路图3.2.2 MAX3665的芯片介绍 引脚名称功能1VCC+3.3V或+5.0V电源电压2IN信号输入3N.C无连接，浮空4FILT5，8GND接地6OUT+数据输出正，增大输入电流会增加OUT+7OUT-数据输出负，增大输入电流会减少OUT-3.3 主放大器和AGC电路主放大器是一个高增益的宽带放大器，它放大来自前置放大器输出的小信号电压。一般情况下，通过主放大器放大的信号基本上是无失真的前置放大器的输出信号。为了判决电平的需要，主放大器输出电压为13伏（峰峰值）。对于不同输入光功率信号，其放大增益可以通过AGC（自动增益控制）调整得到不同大小的数值，从而保证其输出电平幅度不变。 主放大器的作用有两个方面： 将前置放大器输出的信号放大到判决电路所需要的信号电平。 主放大器本身还是一个增益可调节的放大器。当光电检测器输出的信号出现起伏时，通过光接收机的自动增益控制电路对主放大器的增益进行调整，以使主放大器的输出信号幅度在一定范围不受输入信号的影响。 接收机接收光功率会随环境和条件而变，为使后面的各电路能正常工作，必须要求接收机放大保持恒定的输出，因此设置AGC电路。以保证接收光功率在一定范围内变化时，接收放大电路输出的信号幅度稳定，即保证接收机有一定的动态范围。 在我们设计时采用了集成电路MAX3676来满足这些功能，在集成电路MAX3676中，MAX3676内的限幅放大器接收峰峰值为3.0mV到1.2V的PECL输入信号电平。它由一个包含全波均衡检测器的级联增益级构成。内嵌的小信号增益大约是42dB，并且在3 dB时的带宽是650MHz。输入参考噪声的典型值是80uV RMS，从而能给小幅值数据流提供极好的接收灵敏度。 限幅放大器除了驱动CDR电路外，还提供了RSSI输出和LOP监指示器。RSSI可以允许用户调整门限电压值。RSSI电路的输出电压与输入管脚ADI+和ADI-之间检测到的输入功率成线性比例关系，而且灵敏度非常高，可以可靠地检测出峰峰值小到2mV的信号。 输入的直流（DC）偏移降低了功率检测器的精确度，为此，在芯片中加入了一个反馈环路。该反馈环路可以自动地将增益级的输入偏移归零。偏移校正环路要求在使用输入管脚ADI+和ADI-时，输入信号必须是交流耦合的（即AC耦合） 3.6时钟恢复和数据再生电路(CDR) 3.6.1时钟恢复和数据再生电路(CDR)的功能 时钟恢复和数据再生电路是光接收模块中最重要的部分。光接收模块中的数据恢复部分包括判决电路和时钟恢复电路。它的任务是把均衡器输出的升余弦波恢复成数字信号。为了判定每一比特是“0”还是“1”，首先要确定判决的时刻，这需要从升余弦波形中在f B 输入数据比特率B点提取准确的时钟信号。时钟信号经过适当的移相后，在最佳的取样时间对升余弦波进行取样，然后将取样幅度与判决阈值进行比较，确定码元是“0”还是“1”，从而把升余弦波形恢复再生成光发射端发送的数字信号。最佳的判决时间是升余弦波形的正负峰值点，这时取样幅度最大，抵抗噪声的能力最强。 在归零码（RZ码）调制情况下，接收信号中，在f = B 处存在着频谱成分，使用窄带滤波器，如表面声波滤波器，很容易提取出时钟信号。但在非归零（NRZ）码情况下，因为接收到的信号在f = B 处缺乏信号频谱成分，所以时钟恢复要困难些。通常采用的时钟恢复技术是在f = B/2 处对信号频谱成分平方律检波，然后高通滤波而获得时钟信号。目前，光纤通信系统中广泛采用的时钟恢复技术是锁相环（PLL）技术。以上几部分，主放大器、均衡滤波、AGC电路以及数据恢复我是采用MAXM公司的带限幅放大器的时钟恢复和数据再生集成电路MAX3676，具体功能我会在下面的章节中介绍。3.6.2 带限幅放大器的时钟恢复和数据再生集成电路MAX3676 概述 MAX3676是一个功能完善的时钟恢复和数据再生集成电路，内嵌有一个带偏移补偿的限幅放大器。工作时采用单端+3.3V供电。MAX3676在OC12/STM-4传输系统中可以用来设计中继再生器和终端接收器。 MAX3676具有一路高灵敏度差分模拟输入和一路差分正发射极耦合逻辑（PECL）数字输入，使它能够灵活地支持很宽范围的接收器应用。模拟输入端后接限幅放大器。限幅放大器提供了一个接收信号强度指示器（RSSI）和一个门限电平可调的功率失效指示器（LOP）。当输入信号掉落到用户定义的门限一下时，LOP会发出告警。作为一个系统参数，该门限必须能够从外部进行调节。若选择PECL放大器，则限幅放大器将被禁用。在整个集成锁相环PLL中还嵌有一个失锁（LOL）指示器，用于监视PLL是否锁定了接收数据流。 功能 MAX3676的主要功能是从接收到的数据流中恢复出时钟信号并再生出数据的定时和幅度特性。首先，通过前级限幅放大器将互阻前置放大器MAX3665输出的信号放大到后级判决电路所需要的信号电平。然后利用芯片中的PLL电路从数据信号流中将时钟信号提取出来。当压控振荡器VCO的频率稳定时，其输出信号即为要恢复的时钟信号，此时利用该时钟信号作为判决电路的触发信号，从而将数据重新再生出来。 芯片特性 单端+3.3V或+5.0V电源供电 低功率：+3.3V时功率为237mW 数据输入可选择：差分PECL或模拟信号 接收信号强度指示器 差分PECL时钟和数据输出 不需外界参考时钟 利用MAX3676构成时钟恢复和数据再生电路 本设计方案采用MAX3676完成时钟恢复和数据再生电路，电路如图3.7所示。该芯片由PECL逻辑电路构成，其工作电源采用单端+3.3V供电。差分数据输出端SDO+、SDO-及时钟信号输出端SCLKO+、SCLKO-均接50欧姆的传输线。在环境温度为TA=O+85，VCC+3.3V条件下，差分PECL输出高电压的最小值+2.275V，最大值+2.42V；差分PECL输出低电压的最小值+1.49V，最大值+1.68V。LOP和LOL输出高电压时为最小值+2.4V；输出低电压时为最小值+0.1V，最大值+0.4V。限幅放大器的小信号带宽典型值是BW=650MHz。 图3.7 MAX3676的电路图 芯片介绍引脚名称功能1OLC+2OLC-3RSSI接收信号强度指示器输出4,8,1624,25GND接地5INV内部运放反相输入端。如果不用接地6VTH门限电压输出7LOP9,12,15,18,21,31VCC10SCLKO-11SCLKO+13SDO-14SDO+1719PHADJ-20PHADJ+22FIL-23FIL+26DDI+27DDI-28INSEL29ADI-30ADI+32CFILT 相位检测器 相位检测器产生的电压与传入的数据和内部时钟的相位差成比例关系。由于相位检测器的反馈特性，通过将恢复的时钟校正到与传入的数据一致，PLL将误差电压驱动到零。外部相位校正管脚（PHADJ+，PHADJ-）允许用户改变内部的相位基准。 频率检测器 PLL中的频率检测器使用输入数据流的边沿采样VCO时钟的积分部件，这样可以产生一个差分频率，该差分频率有助于在起始时采集数据。依靠差分频率的极性，相位/频率检测器驱动压控振荡器，以便差分频率减小到零。一旦获得频率采集，频率检测器就返回到中性状态。 环路滤波器及压控振荡器VCO 恢复时钟所必需的PLL已完全集成，不需要外部参考时钟。它由一个相位/频率检测器，一个外接RC网络的环路滤波器和一个622MHz压控振荡器构成。为改善系统误码率，用户可以通过管脚PHADJ+和PHADJ-调节时钟和数据信号的相对相位。 功率失效指示器LOP 限幅放大器电路中还包含有一个LOP指示器。LOP指示器的门限电压能够从外部调节，并用一个带有滞回的比较器作为LOP指示，当信号电平接近门限时能够保证无抖动操作。如图3.7所示，滞回比较器的一个输入端接RSSI输出信号，另一个输入端接门限电压V。利用方程V1.23（1+R2/R1）门限电压V可从1.23V调到2.6V。正常工作时，R1的推荐值是20K。 PECL到PECL的传输阻抗 PECL输出被设计用来驱动50负载，该负载的电压为VL=VCC2V，如图3.8所示。由于VCC2V的电位往往不适合于终端网络，所以经常用并行电阻来代替，其戴维南等效电路如图3.9所示。电源为VCC2V的终端要求满足下列条件：（VCC2V）=(R2/(R1+R2)，并且（R1/R2）=50。解方程得到： 在电压为+3.3V时，标准的电阻值是R1=130,R2=82；在电压为+5V时，解得的值是R1=82,R2=130。 图3.8 PECL到PECL接口 图3.9 PECL到PECL戴维南等效变换 3.7 电平转换电路 3.7.1电平转换电路的功能 本设计采用MAX3676完成时钟恢复和数据再生，它输出的是差分PECL信号，为了能将信号传送到计算机中，我们就需要把PECL电平转换为TTL电平，在这次设计中，我用MC10H125来实现这个功能。3.7.2 PECL-TTL电平转换器MC10H125 概述MC10H125为四选一ECLTTL电平转换器，它的输入与ECL电平兼容，具有差分输入和抑制V共态干扰输入能力，输出是TTL电平。其外引脚几原理图如3.11所示。如果有某路不用时，须将其一个输入端接到VBB端上，以保证电路的工作稳定性。 图3.11 MC10H125外引脚及原理图3.7 译码器单片HDB3编译码器 近年来出现的HDB3编码器采用了CMOS型大规模集成电路CD22103， 该器件可同时实现HDB3编、译码，误码检测及AIS码检出等功能。主要特点有： 编、译码规则符合CCITT G.703建议， 工作速率为50 kb/s10 Mb/s； 有HDB3和AMI编、 译码选择功能； 接收部分具有误码检测和AIS信号检测功能； 所有输入、 输出接口都与TTL兼容； 具有内部自环测试能力。 3.8 +5V到+3.3V电压转换电路设计 3.8.1 转换电路的必要性 光接收模块中采用的关键芯片均是+3.3V电压供电，而一般电源提供的电压是5V、12V和24等，为了能让芯片正常工作，必须严格按照芯片的额定值供电。否则，电压不匹配时有可能烧毁芯片。因此，模块中必须有电压转换电路，将+5V转换成+3.3V，偏差不超过0.3V。 3.8.2 +5V到+3.3V电压转换电路设计 电压转换电路中的主要芯片是LM317。具体电路如图3.12所示。 图3.12 +5V到+3.3V电压转换电路 LM317是输出可调正电压调整器，其输出可调电压范围是1.2V37V。在Vin=+5V条件下，IAdj典型值是50uA，Vout的计算公式如下： 当R1240，要求Vout=+3.3V时，解得可变电阻值近似311。因此，可变电阻R2的最大值可选为1K。 3.9 光接收模块的主要技术指标 3.9.1 光接收模块灵敏度 在数字光接收模块中，允许脉冲判决有一定的误差范围。如果接收模块将“1”码误判为“0”码，或者将“0”码误判为“1”码，这就叫1个错误比特。如果在100个比特中判错了一个比特，则称比特误码率为1100，即。数字通信要求，如果比特误码率小于，则基本上可以恢复出原来的数字信号。如果比特误码率大于，则基本上不能进行正常的通信。对于数字光通信系统来说，一般要求系统的误比特率小于，即10亿个脉冲中只容许发生一个误码。. 因此，光接收模块灵敏度定义为：在保证达到所要求的比特误码率的条件下，接收模块所需要的最小输入光功率。接收灵敏度一般用dBm来表示，它是以lmW光功率为基础的绝对功率，或写为 其中，Pmin指在给定比特误码率的条件下，接收模块能接收的最小平均光功率。例如，在给定的误码比特率为时，接收模块能接收的最小平均光功率为1nW（即W），则光接收模块灵敏度为-60dBm。 影响接收模块灵敏度的主要因素是噪声，表现为信噪比。信噪比越大，表明接收电路的噪声越小，对灵敏度影响越小。光接收模块灵敏度是系统性能的综合反映，除了上述接收机模块本身的特性以外，接收信号的波形也对灵敏度产生影响，而接收信号的波形主要由