Оптоэлектронный реверсивный канал передачи данных

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2020

Михаил Шустов, г. Томск

Предложены варианты схем реализации оптоэлектронных реверсивных каналов передачи цифровой и аналоговой информации

Реверсивные каналы передачи данных позволяют производить передачу аналоговой или цифровой информации от одного источника сигнала к другому по одной линии связи без дополнительных переключений [1, 2].

Оптоэлектронные реверсивные каналы передачи данных, Рисунок 1–3, позволяют максимально упростить задачу создания устройств подобного назначения. Использование оптоэлектронных элементов позволяет гальванически разделить источники информации, что обеспечивает их повышенную надежность и помехозащищенность.

Рисунок 1.	Реверсивный оптоэлектронный канал передачи данных с инверсией выходного сигнала.

На Рисунке 1 показан пример организации оптоэлектронного реверсивного канала передачи данных с использованием оптоэлектронных пар HCPL-181 или им подобных элементов. Источники сигналов G1 и G2, а также коммутирующие устройства SA1.1 и SA1.2 приведены условно, для иллюстрации принципа работы устройства. Отметим, что данное устройство обеспечивает инверсию выходного сигнала.

Предположим, что передача информации производится слева направо, от источника G1.

Входной сигнал уровня логического нуля шунтирует цепь питания светодиода оптопары DA1; на выходе устройства присутствует сигнал уровня логической единицы (5 В). Когда на вход устройства поступает управляющий сигнал уровня логической единицы амплитудой 5 В, через светодиод оптопары DA1 протекает ток, сопротивление коллектор-эмиттер оптопары становится минимальным, напряжение на выходе устройства падает до минимального уровня (уровня логического нуля – 240 мВ).

Передача сигналов по направлению справа налево осуществляется и описывается подобным образом. Разумеется, при одновременном поступлении управляющих сигналов на входы устройство переходит в состояние неопределенности и неспособно корректно передавать информацию.

Следующее устройство, Рисунок 2, позволяет осуществлять реверсивную трансляцию цифровых сигналов без их инверсии, для чего используются дополнительные каскады на транзисторах VT1 и VT2.

Рисунок 2.	Реверсивный оптоэлектронный канал передачи данных без инверсии выходного сигнала.

Рассмотренные выше реверсивные каналы передачи данных, Рисунок 1 и 2, способны транслировать не только цифровую, но и аналоговую информацию. Для этого могут быть использованы два способа достижения требуемого результата. Первый из них предусматривает подачу на вход(ы) аналоговых сигналов малой амплитуды, второй – наложение через разделительный конденсатор аналоговой информации низко- или высокочастотной амплитуды в доли вольта на цифровые сигналы с последующим их аналогичным отделением на приемной стороне.

Реверсивные оптоэлектронные каналы передачи данных могут быть спроектированы и с использованием иных средств и элементов оптоэлектроники. В качестве примера на Рисунке 3 показан вариант более быстродействующего устройства, выполненного на основе оптопар SFH6705. В высокоскоростных оптопарах SFH6705 используются инфракрасные светодиоды на основе GaAlAs, оптически связанные с фотодетектором. Сигнал с фотодетектора поступает на триггер Шмитта и выходной каскад – транзистор с открытым коллектором, что обеспечивает повышенное быстродействие оптопары с минимумом искажений.

Рисунок 3.	Реверсивный оптоэлектронный канал передачи данных с использованием оптопар SFH6705.

Недостатком оптоэлектронных каналов передачи данных, возможно, устранимым по мере развития техники, является малое их быстродействие: при повышенных частотах происходит искажение выходного сигнала, в ряде случаев поддающееся корректировке.

Литература

Материалы по теме