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ADSL CO局端的设计和热阻

发布时间:2007/8/24 0:00:00 访问次数:656

在过去的几年里,对于高速进入国际互联网、内部局域网以及短距离数据通信的需求呈指数增长,并预计至2005年内将还会不断地增长。电话线路中诸如双绞线式的传输,可用于本地网络的数据端和计算机端的数据传输以及视频点播(VOD)应用中。与这些类似的技术还可能会被视频设计者采用,他们准备将成本较高的同轴电缆用更低价位的双绞线替代。这些应用都需要极快的速率和更高的集成化技术。

从过去到现在,采用纯技术数据传输的难题在于其占用的带宽远远超过了其数据率。针对于此,目前调制解调器技术正蓬勃地发展成一个由数字用户环路(DSL)型构成的家庭系列,这里我们统称为XDSL。在这些环路应用中,模拟技术的采用可在电话线路上实现数据率成百倍析增长。

数字用户环路(DSL)是一门新兴技术。由于采用电缆、光纤和卫星等方式进入英特网的大量需求,使它得以迅猛地发展。下面主要阐述ADSL局端CO(Central Office)系统驱动部分,有关技术上的分析和讨论适用于各款标准的DSL和所有驱动器的设计。

讨论了ADSL DMT CO线路驱动器的要求之后,我们会给出典型的线路驱动器的回路。由变压器的变比和热阻值还可计算出驱动器的输出电流和电压值。接着,我们会测试驱动器的线性度和功率消耗。由功耗我们还可计算所需的热阻值。最后,给出关于ADSL和HDSLII的不同的功率需求。

ADSL CO驱动器的关键指标如下:

线路峰值输出功率(peak output line power)为20dBm

电话线路阻抗(POTS line impedance)为100欧姆

ADSL DMT CO的波峰因数(crest factor)为14.5dB

由线路的输出功率和阻抗,我们可计算出线路输出的平均电压和电流值。

Pout=(Vout-rms)2 / Rline

Vout-rms=3.16V

线路的差分输出峰峰值由峰均值比(PAR)和相应的波峰因数(CF)计算出来。

CR=20log(PAR)=4.5dB,

PAR=5.3

Voutpp-diff=Vout-rms*PAR*2=33.52V

ADSL Co的输出电压峰峰值需为33.52V,峰值输出电流可由峰值输出电压除以100欧姆的线路阻抗得出,其值为167.6mA。

常用的差分收发电路中,驱动器由两个放大器组成,用来传输差分信号。接收器将返回的信号转换成单端信号。

图1给出了一个典型的差分驱动器的电路结构图。作为计算的初始条件,输出电压的峰峰值为32.52V,线路的峰值电流为167.6mA。驱动器的线路输出电压和电流由变压器的变化N和回路匹配电阻Rterm的值决定。差分式驱动器和接收器的总的关键指标在于要有:对称式的动态响应、较宽的频带宽度、低的相位和增益差、灵活的操作、大的输出电流和低的总谐波失真。

变压器的变比N是非常重要的参数,因为它决定着驱动器的输出电流、电压和功率消耗。例如,我们设定N为1.41(典型值),那么驱动器的峰值输出电流Iout-peak则为:

167.6mA*1.41=236.3mA

在变压器与驱动器相联的一侧的差分输出电压峰值(Vout peak to peak)为:

32.5V/1.41=23.1V

每个放大器的输出电压峰峰值为11.53V。

驱动器的输出值取决于匹配电阻的大小。匹配电阻用来匹配线路的阻抗和消除返回到信号源的反射功率。

当线路100%匹配时,电阻值为25欧姆,输出电压值为23.1V。在60%匹配时,电阻值则降低为15欧姆,输出电压为18.45V。这点较容易满足驱动器的输出需求,但是要允许有部分反射功率回到驱动放大器。因此,这类放大器的输出电路应针对此类反射而设计决定。

两个输出幅度电平的失

在过去的几年里,对于高速进入国际互联网、内部局域网以及短距离数据通信的需求呈指数增长,并预计至2005年内将还会不断地增长。电话线路中诸如双绞线式的传输,可用于本地网络的数据端和计算机端的数据传输以及视频点播(VOD)应用中。与这些类似的技术还可能会被视频设计者采用,他们准备将成本较高的同轴电缆用更低价位的双绞线替代。这些应用都需要极快的速率和更高的集成化技术。

从过去到现在,采用纯技术数据传输的难题在于其占用的带宽远远超过了其数据率。针对于此,目前调制解调器技术正蓬勃地发展成一个由数字用户环路(DSL)型构成的家庭系列,这里我们统称为XDSL。在这些环路应用中,模拟技术的采用可在电话线路上实现数据率成百倍析增长。

数字用户环路(DSL)是一门新兴技术。由于采用电缆、光纤和卫星等方式进入英特网的大量需求,使它得以迅猛地发展。下面主要阐述ADSL局端CO(Central Office)系统驱动部分,有关技术上的分析和讨论适用于各款标准的DSL和所有驱动器的设计。

讨论了ADSL DMT CO线路驱动器的要求之后,我们会给出典型的线路驱动器的回路。由变压器的变比和热阻值还可计算出驱动器的输出电流和电压值。接着,我们会测试驱动器的线性度和功率消耗。由功耗我们还可计算所需的热阻值。最后,给出关于ADSL和HDSLII的不同的功率需求。

ADSL CO驱动器的关键指标如下:

线路峰值输出功率(peak output line power)为20dBm

电话线路阻抗(POTS line impedance)为100欧姆

ADSL DMT CO的波峰因数(crest factor)为14.5dB

由线路的输出功率和阻抗,我们可计算出线路输出的平均电压和电流值。

Pout=(Vout-rms)2 / Rline

Vout-rms=3.16V

线路的差分输出峰峰值由峰均值比(PAR)和相应的波峰因数(CF)计算出来。

CR=20log(PAR)=4.5dB,

PAR=5.3

Voutpp-diff=Vout-rms*PAR*2=33.52V

ADSL Co的输出电压峰峰值需为33.52V,峰值输出电流可由峰值输出电压除以100欧姆的线路阻抗得出,其值为167.6mA。

常用的差分收发电路中,驱动器由两个放大器组成,用来传输差分信号。接收器将返回的信号转换成单端信号。

图1给出了一个典型的差分驱动器的电路结构图。作为计算的初始条件,输出电压的峰峰值为32.52V,线路的峰值电流为167.6mA。驱动器的线路输出电压和电流由变压器的变化N和回路匹配电阻Rterm的值决定。差分式驱动器和接收器的总的关键指标在于要有:对称式的动态响应、较宽的频带宽度、低的相位和增益差、灵活的操作、大的输出电流和低的总谐波失真。

变压器的变比N是非常重要的参数,因为它决定着驱动器的输出电流、电压和功率消耗。例如,我们设定N为1.41(典型值),那么驱动器的峰值输出电流Iout-peak则为:

167.6mA*1.41=236.3mA

在变压器与驱动器相联的一侧的差分输出电压峰值(Vout peak to peak)为:

32.5V/1.41=23.1V

每个放大器的输出电压峰峰值为11.53V。

驱动器的输出值取决于匹配电阻的大小。匹配电阻用来匹配线路的阻抗和消除返回到信号源的反射功率。

当线路100%匹配时,电阻值为25欧姆,输出电压值为23.1V。在60%匹配时,电阻值则降低为15欧姆,输出电压为18.45V。这点较容易满足驱动器的输出需求,但是要允许有部分反射功率回到驱动放大器。因此,这类放大器的输出电路应针对此类反射而设计决定。

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