【技术大神】基于光纤收发器的智能配网光B码输入/输出电路设计

2018-02-14 世强 叵仄兮
传感器,OPF2412,OPF1414,GPS 传感器,OPF2412,OPF1414,GPS 传感器,OPF2412,OPF1414,GPS 传感器,OPF2412,OPF1414,GPS

随着变电站自动化技术的快速发展,对变电站内时间的精确和统一要求越来越高。笔者曾参与一款智能配网产品的研发,产品是基于GPS的对时方式。GPS对时在实际工程应用中常用3种方式:

1.脉冲对时方式;

2.串行口对时方式;

3.IRIG-B时间编码对时方式。


脉冲对时和串行口对时各有优缺点,前者精度高但是无法直接提供时间信息,而后者对时精度比较低。IRIG-B码对时方式兼顾了两者的优点,是一种精度很高并且又含有绝对的精确时间信息的对时方式。因此,产品最终选择采用了IRIG-B码对时的方案,传输介质是光纤,设计要求如下:

光B码输入:由ST口光纤输入IRIG-B码信号,输出端接FPGA的I/O口,其为LVTTL电平标准。

光B码输出:输入为LVTTL电平的IRIG-B码信号,由ST口光纤输出,传输距离要大于1km距离。


笔者通过参考前辈设计加查询相关资料,光纤接收器选择了TT ElectronicsOPF2412,光纤发射器选择了OPF1414


OPF2412是一款低成本数字输出光纤接收器。透镜光学系统保持接收器对所有光纤尺寸的响应一致,使其适用于小至50/125μm的光纤。该款接收器包含一个由光电探测器组成的单片式IC和一个驱动集电极开路输出肖特基三极管的DC放大器,如图1所示,其采用+5V单电源供电,输出兼容TTLC和COMS电平。设计时,Vcc对GND需要加一个0.1μF旁路电容。OPF2412的引脚封装示意图如图2所示,使用起来非常简单。


图1 OPF2412内部结构框图


图2 引脚封装示意图


由图1可知OPF2412的输出引脚6为集电极开路输出,因此OPF2412输出连接到FPGA时必须要有上拉电阻。OPF2412的典型应用电路如图3所示:


图3 OPF2412典型应用示意图


由图3可知在OPF2412输出端接5V电源和上拉电阻后其输出电平符合TTL标准,TTL电平标准为:VOH>=2.4V,VIL<=0.4V。

但FPGA I/O是LVTTL电平标准,LVTTL电平分为3.3V标准、2.5V标准以及更低电压的标准:

3.3V LVTTL:VIH>=2V,VIL<=0.8V。

2.5V LVTTL:VIH>=1.7V,VIL<=0.7V。


虽然TTL电平逻辑能与LVTTL电平逻辑兼容,但LVTTL电平的FPGA I/O口不能承受5V电压,因此OPF2412的上拉电阻的电源应该为3.3V。所以接收模块设计的原理图为图4所示。


图4 接收模块设计原理图


其中C1 为旁路电容,C2为储能电容,R1为集电极开路上拉电阻,R1阻值不能过小,导致输出为0时OPF2412端输入电流过大,由OPF2412数据手册可知其能承受的最大电流为25mA。因此R1不能小于120Ω;R1阻值也不能过大,过大会使传输速率下降,本模块接收的是IRIG-B码,输入速率不高,而如果还需要传输IRIG-G码等高速信号,就需要折中选择R1的阻值。因此R1可以通过实际实验来确定最适合的阻值。


OPF1414是一款低成本高速光纤发射器产品,内部结构框图及引脚封装示意图如图5所示。其具有较低的功耗,正向输入电流峰值仅200mA,专为小光纤应用或具有较大固定损耗的应用而设计。OPF1414采用高速840nm GaAIAs LED技术,保证了数据通信的及时性,同时该LED与内部独特的封装透镜相结合,巧妙地将光有效地耦合到波长从50/125μm到200/230μm的多模光纤中;LED的高耦合效率和透镜化技术的采用,允许器件在低电流驱动电平下工作,从而降低了功耗并提高了系统的可靠性,这对于数据链路通信的质量和成本来说尤其重要。在信号耦合方面,该系列产品的耦合一致性较高,从一个部分到另一部分的变化量小于5dB,从而降低了对接收器动态范围的要求。OPF1414可100%进行时长为96h的LED老化试验,因此具有较高的热稳定性。


图5 内部结构框图及引脚封装示意图


OPF1414无需安装硬件,使用起来简单灵活,兼容性强,光B码输出电路原理图设计如图6所示。


图6 发射模块设计原理图


R1为上拉电阻。R2为可变电阻器。OPF1414的发射功率可以通过公式IF=(5V-VF)/R2计算得到,VF为发射器的正向输入电压,IF为发射器的正向输入电流,其关系如图7所示。


图7 OPF1414的I-V曲线和温度的关系


发射功率越大,传输距离越远,因而通过调节R2值大小来满足传输距离大于1km的设计要求。

技术顾问:程增木

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
概念,方案,设计,选型,BOM优化,FAE技术支持,样品,加工定制,测试,量产供应服务提供:世强硬创平台www.sekorm.com
集成电路,电子元件,电子材料,电气自动化,电机,仪器全品类供应:世强硬创平台www.sekorm.com
  • +1 赞 0
  • 收藏
  • 评论 0

评论

   |   

提交评论

全部评论(0

暂无评论

相关推荐

【经验】霍尔电流传感器校准方法全攻略

盲校精度可达5%,前端校准精度高达0.1%,后端校准-适用于多传感器应用。

设计经验    发布时间 : 2017-03-18

【技术大神】压力传感器SM9541在肺功能仪中的正确使用

SMI推出的SM9541在肺功能仪的流量采集中,有着举足轻重的作用。本文主要分享了设计过程中的一些比较实用的经验,包括连接+、-方向的注意,压差和流量的转换方式,校准算法,以及使用中的注意方式等。

设计经验    发布时间 : 2018-03-16

【技术大神】基于中压压力传感器SM3041的气垫控制应用优化方案

本文介绍了SMI的SM3041在家用和医用中的气垫控制应用方案。通过实际对比和验证,SM3041能提供比机械式按键,和其他廉价的气压传感器更精准的压力值和稳定度。 同时对于电机的联动控制方式,给予了说明。

设计经验    发布时间 : 2018-03-14

极海半导体(Geehy Semiconductor)汽车电子芯片 选型指南

描述- 极海汽车电子芯片产品布局通用微控制器/微处理器、传感器、接口、驱动等多条产品线,战略聚焦车身控制、信息娱乐系统、BMS电池管理系统及域控等领域,提供符合ISO 26262功能安全标准、安全可靠、质量稳定的芯片产品与应用方案,并为客户提供丰富的开发生态与本地化技术支持。通过优质的服务和多元化的产品组合,满足汽车电子行业日益增长的应用需求,协助客户实现快速量产,助力国产汽车产业向上发展。

型号- G32A1445UAT0MLL,G32A1465UAT0MLL,G32A1445UAT0MLH,G32A1465UAT0MLH,APM32F103RCT7,APM32A407VGT7,APM32A407,APM32A103,APM32A103CBT7,APM32F003F6U7,GURC01,APM32A407ZGT7,APM32A103系列,APM32A091RCT7,APM32A091,APM32,APM32F072RBT7,APM32A091系列,APM32A407系列,G32A1445系列,APM32A103RET7,APM32A103VET7,APM32F072CBT7,G32A1445,G32A

选型指南  -  极海半导体  - Jan-2024 PDF 中文 下载

杰华特亮相2024慕尼黑上海电子展,展品覆盖汽车电子、计算和通信、新能源和工业、消费电子等领域

2024慕尼黑上海电子展将于2024年7月8日-7月10日于上海新国际博览中心盛大开幕,JW JOULWATT杰华特将携一系列明星产品亮相展会现场,展品覆盖汽车电子、计算和通信、新能源和工业、消费电子、和其他重点产品等领域,邀您莅临E4馆 No.4549 现场参观交流。

原厂动态    发布时间 : 2024-07-10

【选型】反射式光电传感器的6大设计考量

聚焦型具有最佳反射性,非聚焦型多用于检测粗糙表面。

器件选型    发布时间 : 2017-03-23

芯海科技携十多款工业电子、汽车电子领域的创新产品及应用方案亮相2024慕尼黑上海电子展

2024慕尼黑上海电子展,芯海科技以“工业智能 创芯驱动”为主题,精彩展示了在工业电子、汽车电子领域的十多款创新产品及应用方案。历经20余年的持续研发与积累,公司凭藉“模拟信号链+MCU”双平台策略,为工业和汽车的智能化、电动化发展注入了新的活力,为市场和客户提供了更加丰富、优质和高效的解决方案。

原厂动态    发布时间 : 2024-07-10

【产品】0.05%FS重复精度的小型拉绳位移传感器

TE公近推出一款超紧凑结构设计的小型拉绳位移传感器SM1,采用精密塑料混合10K欧姆电位器可以提供精确的分压器输出信号,与弹簧式测量电缆的行程成线性比例,输出线性位置最远到25 inches(635 mm),可用的行程范围为2.5,7.5,12.5,25 inches。

新产品    发布时间 : 2018-02-09

【产品】3轴磁场测量!创新性磁传感器技术助力3D传感器

Triaxis能够通过单个传感器进行非常精确的3轴磁场测量。

新产品    发布时间 : 2017-06-14

【技术】巴丁微电子霍尔传感器在汽车电子、工业控制、电力与新能源、家电及消费类产品中的应用介绍

巴丁微电子就霍尔传感器(霍尔IC)在汽车电子、工业控制、电力与新能源、家电及消费类产品中的应用推荐(四)1、霍尔传感器在工业控制中的应用:1)工业缝纫机包边机穿轴电机,包缝机无刷电机,推荐使用巴丁微开关型霍尔。

技术探讨    发布时间 : 2023-09-04

TE Connectivity(泰科TE)传感器解决方案—汽车电子

描述- TE Connectivity(泰科TE)传感器已成为许多现代车辆结构或控制系统组成的一部分。对于乘用车来说,我们的传感器能够提供数据用于车辆控制、调节和响应,使车辆更安全,环保,更紧密连接。

应用及方案  -  TE CONNECTIVITY  - 2016年02月 PDF 中文 下载

XV7001陀螺仪传感器是不是单轴的?

是的,XV7001是EPSON的新一代数字输出单轴陀螺仪传感器,采用16位角速度输出,检测范围为±100°/s,内置有温度传感和数字滤波器。

技术问答    发布时间 : 2017-05-11

纳芯微携光储充、工业控制和汽车电子解决方案亮相PCIM Asia展,同时展出电流传感器、数字隔离器等产品

PCIM Asia国际电力元件、可再生能源管理展览会今日在上海隆重开幕,纳芯微电子围绕光伏、储能、充电桩、工业控制、汽车电子等核心应用领域,在本次展会现场全面展示了其在传感器、信号链、电源管理三大方向的创新产品和解决方案,包括电流传感器、数字隔离器、接口、隔离采样、隔离电源、栅极驱动、电机驱动,以及其SiC系列产品等。

原厂动态    发布时间 : 2023-08-30

【产品】汽车尾气专用热电偶传感器,可测高达1200°C的汽车废气温度

TT Electronics公司推出一款PT-200热电偶传感器,具有坚固的结构设计,可以从0弯曲到120度,可以测量-40至1200°C范围内的温度。

新产品    发布时间 : 2018-02-13

纳芯微携传感器、信号链、电源管理产品和解决方案亮相慕尼黑上海电子展,助力汽车电子、光储充、工业控制、消费电子等领域发展

慕尼黑上海电子展于今日在上海隆重开幕,纳芯微电子围绕汽车电子、光储充、工业控制、消费电子等应用领域,全面展示了其传感器、信号链、电源管理三大方向的创新产品和解决方案。

原厂动态    发布时间 : 2023-07-13

展开更多

电子商城

查看更多

品牌:TT Electronics

品类:Fiber Optic Receiver

价格:¥144.5330

现货: 0

品牌:TT Electronics

品类:High Speed Fiber Optic Transmitter

价格:¥205.4181

现货: 0

品牌:TT Electronics

品类:Tube Liquid Sensor

价格:¥74.7478

现货: 2,000

品牌:TT Electronics

品类:SMD Reflective Optical Sensor

价格:¥19.2869

现货: 1,970

品牌:TT Electronics

品类:Tube Liquid Sensor

价格:¥55.7819

现货: 200

品牌:TT Electronics

品类:Tube Liquid Sensor

价格:¥55.4632

现货: 129

品牌:TT Electronics

品类:Tube Liquid Sensor

价格:¥235.0810

现货: 91

品牌:TT Electronics

品类:Tube Liquid Sensor

价格:¥75.5447

现货: 51

品牌:TT Electronics

品类:Long Distance Reflective Switch

价格:¥41.6779

现货: 48

品牌:TT Electronics

品类:Long Distance Reflective Switch

价格:¥72.9371

现货: 45

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

现货市场

查看更多

品牌:SILICON LABS

品类:Switch Hall Effect Magnetic Position Sensor

价格:¥2.2924

现货:126,000

品牌:格科微

品类:图像传感器

价格:¥11.5588

现货:60,000

品牌:TI

品类:IC

价格:¥2.3459

现货:60,000

品牌:ONSEMI

品类:图像传感器

价格:¥55.5000

现货:43,751

品牌:TI

品类:测温芯片

价格:¥3.5400

现货:37,567

品牌:SILICON LABS

品类:Light Sensor

价格:¥20.3400

现货:28,003

品牌:中科银河芯

品类:温度传感器

价格:¥2.4200

现货:20,000

品牌:中科银河芯

品类:电子标签芯片

价格:¥2.6450

现货:20,000

品牌:中科银河芯

品类:电子标签芯片

价格:¥2.5300

现货:20,000

品牌:中科银河芯

品类:温度传感器

价格:¥1.4950

现货:20,000

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

服务

查看更多

压力传感器定制

可定制板装式压力传感器支持产品量程从5inch水柱到100 psi气压;数字输出压力传感器压力范围0.5~60inH2O,温度补偿范围-20~85ºС;模拟和数字低压传感器可以直接与微控制器通信,具备多种小型SIP和DIP封装可选择。

提交需求>

温度传感器定制

可定制温度范围-230℃~1150℃、精度可达±0.1°C;支持NTC传感器、PTC传感器、数字式温度传感器、热电堆温度传感器的额定量程和输出/外形尺寸/工作温度范围等参数定制。

提交需求>

查看更多

授权代理品牌:接插件及结构件

查看更多

授权代理品牌:部件、组件及配件

查看更多

授权代理品牌:电源及模块

查看更多

授权代理品牌:电子材料

查看更多

授权代理品牌:仪器仪表及测试配组件

查看更多

授权代理品牌:电工工具及材料

查看更多

授权代理品牌:机械电子元件

查看更多

授权代理品牌:加工与定制

世强和原厂的技术专家将在一个工作日内解答,帮助您快速完成研发及采购。
我要提问

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

研发客服
商务客服
服务热线

联系我们

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

投诉与建议

E-mail:claim@sekorm.com

商务合作

E-mail:contact@sekorm.com

收藏
收藏当前页面