谢玉梅 周力行

     来源：《电子技术应用》

     摘要：应用串行同步传输原理，用一种小巧的光发射/接收器对设计成光纤通讯系统，接a/d采样数据直接进行远距离高速传输。实际证明该方法简单、可靠，具有一定的实用价值。

     关键词：高速数据

     远距离采集 光纤通讯 多路同步

     电力变压器局部放电在线定位监测系统的关键环节之一是准确、可靠的数据采集与传输。根据电力变压器局部放电产生的超声波和电脉冲信号频率高、频谱宽、幅度变化大，环境电磁干扰严重，以及电力变压器与中心控制室距离一般在500m范围以内，而多路检测信号集中在变压器周期等特点，电力变压器局部放电在线定位监测系统的信号检测采用现场集中数据采集方案，数据传输直接利用一种低价、高速、中远距离多模光纤hfbr-1414/2416发射/接收器对实现远距离光纤高速同步传送。这样可大大简化控制器的电路结构，省去繁琐的数据传输编码和解码，数据传输速率也得以进一步提高。

     1 hfbr光器件简介

     由惠普公司生产的光纤hfbr-1414/2416发射/接收器对具有如下主要技术特性：

     ·发射光波长820nm

     ·最高数据传输速率155mbd

     ·最长传输距离4km

     ·适用光纤：50/125μm，62.5/125μm，100/140μm，200μmhcs

     ·工作温度范围：-40℃～+85℃

     ·st、sc、sma和fc四种连接头选择

     ·8管脚dip封装

     hfbr-1414/2416光纤发射/接收器对的内部结构与管理排列如图1所示。hfbr-1414光纤发射器内含个高效光功率激励的铝砷化镓光发射器，该光发射器在60ma直流电流激励下能向光纤中馈入光波长为820nm的光功率-12dbm。hfbr-2416光接收器由一个高效pin光电二极管和一低噪声跨阻前置放大器电路组成。该放大器由于跨阻抗作用使得放大器的带宽和非线性得到了较大的改善，同时也获得了较大的动态范围。光信号经光电二极管转换成模拟电信号，放大后由射输出器缓冲输出，最大动态范围达23db，频率响应从直流到125mhz。

     2 发射/接收器对的ttl接口电路

     对于hfbr-1414光发射器必须提供足够的正向驱动电流if才能发出所需光功率，由高性能的cmos数字电路四二输入正与非门74act00设计的驱动电路如图2所示。具有ttl电平的串行数据（或同步时钟）从与非门u1d的输入端12输入，反相后由74act00的三个与非门u1a～u1c并联输出驱动hfbr-1414光发射器，产生足够的光功率。为避免驱动器的电流特性对光发射器光学开关特性的影响，运用频率补偿技术改善光信号的上升/下降沿，通过给hfbr-1414光发射器提供一定的预偏置电压，来减小传播延迟误差所引起的脉宽失真。电路参数可由下列公式计算：

     r1={[（vcc-vf）+3.97(vcc-vf-1.6)]/ifon(a)}(

     ω)

     r2=(1/2) ·[(r1/3.97) ·(ω)]

     re=r2-1(ω)

     r3=r4=r5=3re(ω)

     c1={[2000(ps)]/r2}(pf)

     hfbr-2416光接收器的输出为模拟电信号，为了与数字系统兼容，须通过图3所示的高速比较电路进行变换。比较电路由超高速、低功耗、高精度ttl比较器lt1016集成芯片和一些外围元器件组成。hfbr-2416光接收器输出的模拟信号经c1、c2耦合到比较器的两模拟输入端，经u1比较后恢复出与发射端相一致的ttl信号，以相反极性从两输出端输出。电路中的r8、r9和c4组成低通滤波器，用以提高光接收器对电源和外部噪声的抑制功能。比较器的输入耦合电容由下式确定：

     c1=c2=2/{3(r1+r2)[data rate(bd)]}

     由光发射/