作者email: info@bosika.com

    摘 要：本文涉及光纖通信接口電路，特別涉及一種通過光纖傳輸usb（通用串行總線）信號(hào)的電路。本文的電路將usb（通用串行總線）信號(hào)d+、d-的三種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為發(fā)射激光的三種強(qiáng)度全亮、半亮、暗，并且通過光纖傳輸?shù)綄?duì)方激光接收器再通過相應(yīng)電路恢復(fù)d+、d-的三種狀態(tài)。激光接收器電路的輸出信號(hào)之一觸發(fā)單穩(wěn)延時(shí)電路來控制d+、d-與激光發(fā)射電路、激光接收電路的通與斷。

    關(guān)鍵詞：光纖傳輸 usb信號(hào) 光纖通信

    由于目前計(jì)算機(jī)的usb信號(hào)使用電纜傳輸，所以通信距離難以延長(zhǎng)，一般不超過30米。本文的方案克服了現(xiàn)有電纜傳輸usb信號(hào)距離短的缺點(diǎn)，從而提供一種通過光纖傳輸usb信號(hào)的電路，使usb的通信距離增加到幾十千米。

    1 實(shí)現(xiàn)原理

    本方案是一種通過光纖傳輸usb信號(hào)的電路，成對(duì)使用，通過光的強(qiáng)度的三個(gè)等級(jí)（全亮、半亮、暗）分別代表usb數(shù)據(jù)線的三種狀態(tài)，當(dāng)光的強(qiáng)度為最低時(shí)（暗）代表usb數(shù)據(jù)線的閑置狀態(tài)。先發(fā)送usb信號(hào)的一方由于其usb的數(shù)據(jù)狀態(tài)先改變，其狀態(tài)的改變通過光纖傳輸?shù)綄?duì)方電路的接收電路產(chǎn)生一個(gè)下降沿（或者上升沿）觸發(fā)一個(gè)單穩(wěn)電路，此單穩(wěn)電路的輸出控制usb信號(hào)的“收/發(fā)”允許。先發(fā)送usb信號(hào)的一方由于其usb的數(shù)據(jù)狀態(tài)先改變，其狀態(tài)的改變通過光纖傳輸?shù)綄?duì)方電路的接收電路產(chǎn)生一個(gè)下降沿（或者上升沿）觸發(fā)一個(gè)單穩(wěn)電路，此單穩(wěn)電路的延時(shí)時(shí)間為usb傳輸一幀數(shù)據(jù)的時(shí)間。

    2 具體實(shí)現(xiàn)方法

    2.1 將usb信號(hào)（d+、d—）轉(zhuǎn)換為光纖傳輸信號(hào)

    圖1為將usb信號(hào)（d+、d-）轉(zhuǎn)換為光纖傳輸信號(hào)——激光的框圖。usb信號(hào)檢測(cè)電路（1）將d+和d-變換為“或”門輸出dor1和差分比較器輸出rcv1。一雙可控三態(tài)緩沖器（2）通過控制端en來控制邏輯“通”與“端”。當(dāng)en=“0”時(shí)，dor=dor1、rcv=rcv1。而當(dāng)en=“1”時(shí)，dor和rcv為高阻狀態(tài)。激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路（3）將dor和rcv轉(zhuǎn)換為三種激光強(qiáng)度（亮、半亮、暗）。激光接收電路（4）將接收到的三種激光強(qiáng)度（亮、半亮、暗）恢復(fù)為d+和d-的三種狀態(tài)。激光接收電路（4）的輸出之一h的狀態(tài)變化觸發(fā)單穩(wěn)延時(shí)電路（5）。單穩(wěn)延時(shí)電路（5）的輸出en平時(shí)（即usb信號(hào)處于閑置狀態(tài)時(shí)）為“0”，當(dāng)其輸入h有下降延（即由“1”變?yōu)椤?”）時(shí)輸出en由“0”變?yōu)椤?”并且保持為“1”大約1000us，然后恢復(fù)為“0”。另一雙可控三態(tài)緩沖器（2）通過控制端en來控制來控制邏輯“通”與“斷”，當(dāng)en=“1”時(shí)，vp=h、vm=l，而當(dāng)en=“0”時(shí)輸出vp、vm為高阻狀態(tài)。

    2.2 將usb信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于光纖傳輸?shù)碾娐穲D

    圖2為將usb信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于光纖傳輸?shù)碾娐穲D。假設(shè)usb為全速狀態(tài)（12m），此時(shí)d+通過大約1.5kω的電阻接+5v電源。平時(shí)usb信號(hào)處于閑置（idle）狀態(tài)，此時(shí)d+為“1”（高電平，大約3至5v），d-為邏輯“0”（低電平，大約0至1.4v）。ic1為“或”門。ic2、ic4、ic5和ic6為可控三態(tài)緩沖器。其中，ic2和ic4是當(dāng)其控制信號(hào)en為“0”時(shí)導(dǎo)通的，而ic5和ic6是當(dāng)其控制信號(hào)en為“1”時(shí)導(dǎo)通的。由于ic2和ic4在不導(dǎo)通時(shí)（即en為“1”時(shí)）輸出為高阻狀態(tài),所以

    圖2在ic2的輸出端加了上拉電阻r1、在ic4的輸出端加了上拉電阻r2。ic3、ic10和ic11是比較器。ic7是單穩(wěn)觸發(fā)電路由輸入端（信號(hào)vp）下降沿觸發(fā)，輸出en平時(shí)為“0”。當(dāng)ic7的輸入端出現(xiàn)一個(gè)下降沿時(shí)，其輸出端將出現(xiàn)一個(gè)持續(xù)時(shí)間大約1000us的“1”狀態(tài)，然后恢復(fù)為“0”。ic7的輸出信號(hào)en通過控制ic2、ic4、ic5和ic6來控d+、d-的“收/發(fā)”狀態(tài)。由于en平時(shí)為“0”，所以平時(shí)允許接收d+和d-（ic2、ic4導(dǎo)通），而禁止發(fā)送信號(hào)到d+和d-上（ic5和ic6輸出為高阻態(tài)）。

    3 信號(hào)的處理方式

    平時(shí)閑置狀態(tài)（idle）時(shí)d+為邏輯“1”、d-為邏輯“0”，所以ic1、ic2的輸出為“1”，ic3、ic4的輸出為“1”，輸出激光強(qiáng)度為“暗”。當(dāng)激光強(qiáng)度為“暗”時(shí)，對(duì)方電路的激光接收器并經(jīng)過對(duì)方電路的ic9后的輸出為vp=“1”、vm=“0”。一旦usb開始傳輸數(shù)據(jù)，則d+和d-的信號(hào)邏輯狀態(tài)發(fā)生變化。全速usb的信號(hào)狀態(tài)變化為：d+由“1”變成為“0”，d—由“0”變成為“1”。上位機(jī)的usb信號(hào)狀態(tài)先出現(xiàn)變化，此時(shí)ic1和ic2的輸出仍然為“1”，ic3和ic4的輸出變成為“