【導(dǎo)讀】本文先介紹了光纖通信的發(fā)展背景，光纖相對于傳統(tǒng)銅導(dǎo)線的優(yōu)越性，在第二章中對光纖通信中的光源進行了介紹，其中包。光譜特性、調(diào)制特性等工作特性。簡單介紹LD組件，并說明它在現(xiàn)代已大規(guī)模。商用化，是目前的主流應(yīng)用形式。在后一章中對LED和LD光發(fā)射機進行詳細設(shè)。計，首先設(shè)計了LED光發(fā)射電路，然后深入研究更為復(fù)雜的LD激光器調(diào)制電路，電路進行仿真，獲得各個電路中相關(guān)元器件的參數(shù)，并給出仿真結(jié)果。

　　

【正文】 30mA 共約 80mA。所以 LD 工作并發(fā)光。當輸入信號為低電平 0V 時，由（ b）圖得流過 R2（ LD）的電流為預(yù)偏置電流 50mA，而流過 Q1的電流為幾乎 30mA。顯而易見 Q1 導(dǎo)通， Q2 截止，流過 LD 的電流為預(yù)偏置電流 ，因此 LD 幾乎不發(fā)光 [16]。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 31 （ a） (b) 圖 44 本科畢業(yè)設(shè)計論文 32 LD 自動溫度控制電路的仿真 由于 Multisim 中沒有熱敏電阻和致冷器，仿真中只能分別采用 1 個滑動變阻器和 1 個電阻來代替。所建立的自動溫度控制電路如圖 45 所示。 圖 45 圖 45 中， R4 代替了熱敏電阻，致冷器因為其電阻小，工作電流大（一般大于 1A），因此采用了 1 歐的電阻代替 [16]。 R3 的滑動變阻器用于調(diào)節(jié)致冷器電流，在一個適當?shù)臏囟认?，致冷器如果不?yīng)當工作，那么可以調(diào)節(jié) R3 使電橋平衡，運放輸出為 0V。 R4 是常溫下的熱敏電阻，其取值為 10k，此時感溫電橋處于平衡。集成運放的正負端電壓為 0V，因此輸出也為 0V。這樣就無法驅(qū)動致冷器，如圖 46，經(jīng)過 R6（致冷器）的電流極小。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 33 圖 46 當熱敏電阻變化時，滑動變阻器 R4 就要隨之變化。溫度升高，一般熱敏電阻阻值變小，因此感溫電橋的平衡被打破，集成運放的輸出端不再是 0V。如圖47， R4 的電阻由 50%變?yōu)?40%，經(jīng)過 R6（致冷器）的電流因此增大到 1A，致冷器開始工作，使 LD 溫度下降，起到保護作用。 圖 47 LD 自動功率控制電路的仿真 因為 Multisim 13 中沒有 PD 光電二極管，仿真電路中也無法進行 LD 與 PD的對接，因此我們用一個信號源來代替光電二極管。如圖 48 本科畢業(yè)設(shè)計論文 34 圖 48 圖中采用了 1kHz 的信號源（相當于 1kb/s 的輸入信號），通過對 RC 電路時常數(shù)的適當計算，得出 R6 與 C1 和 R7 與 C2 的參數(shù)，從而更好的對輸入信號進行濾波。反饋電阻 R3 與 R R1 等阻值不應(yīng)相差過大，取 R3/R2 為 2~3 較合適。根據(jù) Q2 的參數(shù)與前面 LD 主驅(qū)動電路所要求的 Ib 值，可以大致算出 R R6 的取值。 R10 在這里的作用是調(diào)整 Q2 的集電極電流，使之與前面電路所要求的 Ib值相匹配。 另外， R8 用以對運放的輸入電壓進行調(diào)整，進而調(diào)整 Q2 的輸入電壓。 R1為配合信號源共同代替 PD 光電二極管，調(diào)整 R1 則相當于一個匹配的受 LD 輸出信號控制的 PD。運放的負極則連接信號源，并用 R2 調(diào)整與運放正端的平衡。 自動功率控制的實現(xiàn)過程為，當某種原因引起輸出光功率增大， PD 管反偏電流隨之增大，壓降減少，導(dǎo)致運放正端電位降低，運放輸出端電位隨之降低，最后導(dǎo)致 Q2 集電極電流降低，這樣就降低 LD 的預(yù)偏置電流，達到自動功率控制的作用。當某種原因引起輸出光功率減小的情況時同理。 但是隨機脈沖序列往往會隨輸入碼元的序列而變。在一段時間內(nèi)，若是有較長的連 0 序列或者連 1 序列，這是探測的平均光功率就會減小或增大，從而引起控制電路產(chǎn)生誤動作。為了避免這種情況的發(fā) 生，將要傳輸?shù)男蛄腥》春笤偎腿脒\放負端，這樣若是常連 0 或連 1 出現(xiàn)導(dǎo)致運放正端電位增大或減小，取反后的信號源就會與之進行比較，從而保證不論怎樣的隨機序列，控制電路都能正常工作。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 35 圖 49 圖 49 是工作時的示波器圖形，從上到下 4 條紅色圖線分別是運放正端（偏移 1 格），運放負端（無偏移）， Q2 基極電位（無偏移）， Q2 發(fā)射極電位（偏移1 格）。探針顯示電流為 50mA 左右，與 LD 主驅(qū)動電路相匹。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 36 第五章 LD 光發(fā)射機電路的 PCB 板制作 印制電路板制作軟件 Altium Designer 的介紹 Altium Designer 是原 Protel 軟件開發(fā)商 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng) 。 這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、 PCB 繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。 Altium Designer 除了全面繼承包括 Protel 99SE、 Protel DXP 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計 的傳統(tǒng)界面，全面集成了 FPGA 設(shè)計功能和 SOPC 設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的 FPGA與 PCB設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起。其主要功能有： 1 )原理圖設(shè)計 2 )印刷電路板設(shè)計 3 )FPGA 的開發(fā) 4 ) 嵌入式開發(fā) [17] LD 組件電路 PCB板的制作 由于 LED 光發(fā)射電路比較簡單，所以我們只對帶尾纖的 LD 組件進行 PCB板制作。由表 31 與圖 39，我們得知一個典型 LD 組件的引腳和功能圖。對于一個圖 39 所示的 14 腳 LD 組件（由于 Altium Designer 6 中沒有對應(yīng)的 LD 組件，因此只能用一個典型的 14 腳芯片代替），我們用 Altium Designer 6 設(shè)計出如下PCB 板圖。 本科畢業(yè)設(shè)計論文 37 圖 51 圖 52 本科畢業(yè)設(shè)計論文 38 圖 53 圖 51 是已布線完畢的 PCB 板，圖中 LDC 即 LD 組件，外圍電路包括 LD主驅(qū)動電路， APC 電路和 ATC 電路，正負 5V 供電，于 J1 輸入 05V 的數(shù)字信號，調(diào)制完畢的光信號從 LDC 芯片的尾纖輸出。圖 52 和圖 53 是覆銅完畢的PCB 版圖，分別是正面和反面。本科畢業(yè)設(shè)計論文 39 參考文獻 [1] 陳才和 ， 光纖通信 [M]. 北京 : 電子工業(yè)出版社 , 2020 [2] 周衛(wèi)東 ， 羅國民 , 朱勇等 . 現(xiàn)代傳輸與交換技術(shù) [M]. 北京 : 國防工業(yè)出版社 , 2020 [3] 郭玉斌 ， 霍佳雨 .光纖通信技術(shù) [M].西安 西安電子科技大學(xué)出版社 2020 [4] 藍信鉅 ， 激光技術(shù)（第二版） [M] 科學(xué)出版社 2020 年 [5] 孫學(xué)康 , 張金菊 . 光纖通信技術(shù) [M]. 北京 : 人民郵電出版社 , 2020 [6] 邱元武，激光技術(shù)和應(yīng)用 [M]， 上海 :同濟大學(xué)出版社， 1997 [7] 丁俊華，崔硯生，吳美娟，激光原理及應(yīng)用 [M]. 北京 :清華大學(xué)出版社， 1987. 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