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    摘 要：本文涉及光纤通信接口电路，特别涉及一种通过光纤传输usb（通用串行总线）信号的电路。本文的电路将usb（通用串行总线）信号d+、d-的三种状态转换为发射激光的三种强度全亮、半亮、暗，并且通过光纤传输到对方激光接收器再通过相应电路恢复d+、d-的三种状态。激光接收器电路的输出信号之一触发单稳延时电路来控制d+、d-与激光发射电路、激光接收电路的通与断。

    关键词：光纤传输 usb信号 光纤通信

    由于目前计算机的usb信号使用电缆传输，所以通信距离难以延长，一般不超过30米。本文的方案克服了现有电缆传输usb信号距离短的缺点，从而提供一种通过光纤传输usb信号的电路，使usb的通信距离增加到几十千米。

    1 实现原理

    本方案是一种通过光纤传输usb信号的电路，成对使用，通过光的强度的三个等级（全亮、半亮、暗）分别代表usb数据线的三种状态，当光的强度为最低时（暗）代表usb数据线的闲置状态。先发送usb信号的一方由于其usb的数据状态先改变，其状态的改变通过光纤传输到对方电路的接收电路产生一个下降沿（或者上升沿）触发一个单稳电路，此单稳电路的输出控制usb信号的“收/发”允许。先发送usb信号的一方由于其usb的数据状态先改变，其状态的改变通过光纤传输到对方电路的接收电路产生一个下降沿（或者上升沿）触发一个单稳电路，此单稳电路的延时时间为usb传输一帧数据的时间。

    2 具体实现方法

    2.1 将usb信号（d+、d—）转换为光纤传输信号

    图1为将usb信号（d+、d-）转换为光纤传输信号——激光的框图。usb信号检测电路（1）将d+和d-变换为“或”门输出dor1和差分比较器输出rcv1。一双可控三态缓冲器（2）通过控制端en来控制逻辑“通”与“端”。当en=“0”时，dor=dor1、rcv=rcv1。而当en=“1”时，dor和rcv为高阻状态。激光发射驱动电路（3）将dor和rcv转换为三种激光强度（亮、半亮、暗）。激光接收电路（4）将接收到的三种激光强度（亮、半亮、暗）恢复为d+和d-的三种状态。激光接收电路（4）的输出之一h的状态变化触发单稳延时电路（5）。单稳延时电路（5）的输出en平时（即usb信号处于闲置状态时）为“0”，当其输入h有下降延（即由“1”变为“0”）时输出en由“0”变为“1”并且保持为“1”大约1000us，然后恢复为“0”。另一双可控三态缓冲器（2）通过控制端en来控制来控制逻辑“通”与“断”，当en=“1”时，vp=h、vm=l，而当en=“0”时输出vp、vm为高阻状态。

    2.2 将usb信号转换为便于光纤传输的电路图

    图2为将usb信号转换为便于光纤传输的电路图。假设usb为全速状态（12m），此时d+通过大约1.5kω的电阻接+5v电源。平时usb信号处于闲置（idle）状态，此时d+为“1”（高电平，大约3至5v），d-为逻辑“0”（低电平，大约0至1.4v）。ic1为“或”门。ic2、ic4、ic5和ic6为可控三态缓冲器。其中，ic2和ic4是当其控制信号en为“0”时导通的，而ic5和ic6是当其控制信号en为“1”时导通的。由于ic2和ic4在不导通时（即en为“1”时）输出为高阻状态,所以

    图2在ic2的输出端加了上拉电阻r1、在ic4的输出端加了上拉电阻r2。ic3、ic10和ic11是比较器。ic7是单稳触发电路由输入端（信号vp）下降沿触发，输出en平时为“0”。当ic7的输入端出现一个下降沿时，其输出端将出现一个持续时间大约1000us的“1”状态，然后恢复为“0”。ic7的输出信号en通过控制ic2、ic4、ic5和ic6来控d+、d-的“收/发”状态。由于en平时为“0”，所以平时允许接收d+和d-（ic2、ic4导通），而禁止发送信号到d+和d-上（ic5和ic6输出为高阻态）。

    3 信号的处理方式

    平时闲置状态（idle）时d+为逻辑“1”、d-为逻辑“0”，所以ic1、ic2的输出为“1”，ic3、ic4的输出为“1”，输出激光强度为“暗”。当激光强度为“暗”时，对方电路的激光接收器并经过对方电路的ic9后的输出为vp=“1”、vm=“0”。一旦usb开始传输数据，则d+和d-的信号逻辑状态发生变化。全速usb的信号状态变化为：d+由“1”变成为“0”，d—由“0”变成为“1”。上位机的usb信号状态先出现变化，此时ic1和ic2的输出仍然为“1”，ic3和ic4的输出变成为“