电压时,7脚输出低电平。当光发射机接收到“0”和“1”,2脚相应有电压V0和V1,使3脚电压介于V0和V1之间,就可据此比较判决接收的信号是“0”还是“1”,改变3脚的参考电压,可通过调节50K的电位器来实现。74HC14是施密特触发器,对信号进行整形和反向。
学生在调试时,先用红外接收管代替HEBR2416,其接法如图2-8所示。在系统调试成功后再到公共实验平台上测试。在接HEBR2416时,将其2脚与电容C601接在一起。
图2-7 数字光发射电路
图2-8 数字光接收电路
三.电路安装与调试
1. 集成电路器件的接插和布线方法
数字电路的实验通常在面包板上进行,插接集成器件时,使器件的缺口端朝左方,先对准插孔的位置,然后稍用力将其插牢,防止集成器件管脚弯曲或折断。
布线时应注意导线不宜太长,最好贴近底板并在集成器件的周围走线,切忌导线跨越集成器件的上空,杂乱地在空中搭成网状。数字电路的布线应整齐美观,既提高了电路的可靠性,又便于检查排除故障或更换器件。
导线的连接顺序是:先接固定电平端的连线,如电源的正极(一般用红色导线)、地线(一般用黑色导线)、门电路的多余输入端及电平固定的某些输入端(如触发器的控制端K或J)。然后按照电路中信号的流向顺序对所划分的子系统逐一布线、调试,最后将各子系统连接起来。
2. 数字电路的调试方法
数字电路的调试顺序也是先调试单元电路或子系统,然后逐渐扩大将几个单元电路进行联调,最后进行整机调试。一般根据信号的流向逐级调试。由于数字电路系统中,相同的单元电路和集成器件往往较多,为了尽快找出故障,常采用以下调试方法:
(1) 替代法
将已经调整好的单元电路代替有故障或有疑问的相同的单元电路,这样可以很快判断出故障原因是在单元电路本身;还是在其它的单元或连接线上。当发现某一局部电路有问题时,应先检查该部分的连线,当确认无误后再更换集成电路芯片。
(2) 对比法
将有问题的电路的状态、参数与相同正常电路进行逐项对比。 (3) 对分法
把有故障的电路对分为两个部分,可检查出有问题的那一部分而排除另一部分无故障的电路。然后再对有故障的部分进行对分检测,直到对分找出故障点为止。
实践表明,数字单元电路的故障大多都是接线错误或接触不良引起的,集成器件本身的问题是较少的。然而设计者在调试中发现工作不正常时,往往一开始就怀疑集成器件损坏,这是应该引起注意的。
3. 几种基本电路的测试方法
(1) 集成逻辑门电路
静态时,在各输入端分别接入不同的电平值,即逻辑“l”接高电平(输入端通过1kQ电阻接电源正极),逻辑“0”接低电平(输入端接地)。用数字万用表测量各输出端的逻辑电平。并分析各逻辑电平值是否符合电路的逻辑关系。动态测试是指各输入端分别接入规定的脉冲信号,用示波器观测各输出端的信号,并画出这些脉冲信号的时序波形关系图,分析它们之间是否符合电路的逻辑关系。
(2) 集成触发器电路
静态时,主要测试触发器的复位、置位、翻转功能。动态时,在时钟脉冲的作用下测试触发器的计数功能,用示波器观测电路各处波形的变化情况,据此可以测定输出、输入信号之间的分频关系,输出脉冲的上升和下降时间,触发灵敏度和抗干扰能力以及接入不同性质负载时,对输出波形参数的影响。测试时,触发脉冲的宽度一般要大于数微秒,且脉冲的上升沿或下降沿要陡。
(3) 计数器电路
计数器电路的静态主要测试电路的复位、置位功能。动态测试是指在时钟脉冲作用下测试计数器各输出端的状态是否满足计数功能表的要求,可用示波器观测各输出端的波形,并记录这些波形与时钟脉冲之间的波形关系。
4. 光路调试
在系统调试时光路部分先用红外LED对管代替HFBR1414和HFBR2416,注意正负极不要接反,红外发射管与接收管要头部正对准,这样红外光在空气中传播后才可被接收到。整个系统调试成功后再到公共实验平台上测试。
注意驱动电流一旦过大,就会烧毁激光器,所以一定要先用红外对管调试,在确认红外对管工作正常后才可到公共平台上使用激光器调试。
四.设计任务
1.设计课题:基于光纤传输的数字通信系统的设计 2.主要要求:
平均发送光功率: P >2uW;
数字信号在光纤中传输1公里以上; 输入码型: 15位PN码
对光模块接口指标(平均发射光功率,动态范围,灵敏度,消光比)进行测试。
3.实验仪器设备
示波器,万用表,稳压电源,一公里光纤,光纤跳线,光功率计。
4.主要芯片与元件 HFBR-1414T,HFBR-2416T,74HC4060,74HC74,74HC00,74HC04,74HC08,74HC20,74HC32,74HC86,74LS112,LM741,2N5551,32.768K晶振,电阻,电容,红外LED对管(一收一发)。
五.实验研究与思考题
1.画出各部分的输入输出波形,分析比较之,并根据波形简要叙述各部分电路的原理与功能。 2.为什么光纤通信要对输入信号进行编译码,简述CMI码与NRZ码的对应关系。
3.光发射机的消光比不能太高也不能太低,应根据需要取合适值,为什么? 4.光接收机的灵敏度与误码率有什么关系?它还与那些因素有关? 5.模拟光通信系统与数字光通信系统比较,它们各有什么优缺点?