วงจรไฟเบอร์ออปติก - ตัวส่งและตัวรับ

สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ถูกส่งค่อนข้างประสบความสำเร็จมานานหลายทศวรรษผ่านการเชื่อมต่อแบบ 'ฮาร์ด - ไวร์' มาตรฐานหรือโดยใช้ลิงค์วิทยุประเภทต่างๆซึ่งมีข้อเสียมากมาย

ในทางกลับกันการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสงไม่ว่าจะใช้สำหรับลิงก์เสียงหรือวิดีโอในระยะทางไกลหรือเพื่อจัดการกับระยะทางเล็ก ๆ ก็มีข้อดีบางประการเมื่อเทียบกับสายเคเบิลแบบมีสายปกติ

ไฟเบอร์ออปติกทำงานอย่างไร

ในเทคโนโลยีวงจรไฟเบอร์ออปติกลิงค์ใยแก้วนำแสงใช้สำหรับถ่ายโอนข้อมูลดิจิตอลหรืออะนาล็อกในรูปแบบความถี่แสงผ่านสายเคเบิลที่มีแกนกลางสะท้อนแสงสูง

ภายในใยแก้วนำแสงประกอบด้วยแกนกลางที่มีการสะท้อนแสงสูงซึ่งทำหน้าที่เหมือนตัวนำแสงสำหรับการถ่ายโอนแสงโดยการสะท้อนไปมาอย่างต่อเนื่องไปมาบนผนังสะท้อนแสง

โดยปกติลิงค์ออปติคัลจะมีวงจรแปลงความถี่ไฟฟ้าเป็นวงจรแปลงความถี่แสงซึ่งจะแปลงสัญญาณดิจิตอลหรือสัญญาณเสียงเป็นความถี่แสง ความถี่แสงนี้ถูก 'ฉีด' ไปที่ปลายด้านใดด้านหนึ่งของใยแก้วนำแสงผ่านทาง LED ทรงพลัง . จากนั้นแสงจะได้รับอนุญาตให้เดินทางผ่านสายเคเบิลออปติคัลไปยังปลายทางที่ต้องการซึ่งได้รับจากตาแมวและ วงจรเครื่องขยายเสียง ซึ่งจะแปลงความถี่แสงกลับไปเป็นรูปแบบดิจิทัลดั้งเดิมหรือรูปแบบความถี่เสียง

ข้อดีของไฟเบอร์ออปติก

ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของการเชื่อมโยงวงจรใยแก้วนำแสงคือภูมิคุ้มกันที่สมบูรณ์แบบต่อสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าและการรับสัญญาณที่หลงทาง

ลิงก์ 'สายเคเบิล' มาตรฐานสามารถออกแบบมาเพื่อลดปัญหานี้ได้อย่างไรก็ตามอาจเป็นเรื่องยากมากที่จะกำจัดปัญหานี้ให้หมดไป

ในทางตรงกันข้ามลักษณะที่ไม่มีไฟฟ้าของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงช่วยให้สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าไม่เป็นวัสดุนอกเหนือจากสิ่งรบกวนบางอย่างที่สามารถเลือกได้ที่ปลายเครื่องรับ แต่สิ่งนี้สามารถกำจัดได้ด้วยการป้องกันวงจรตัวรับที่มีประสิทธิภาพ

ในทำนองเดียวกันสัญญาณบรอดแบนด์ที่ส่งผ่านสายไฟฟ้าปกติมักจะกระจายสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าทำให้สัญญาณวิทยุและโทรทัศน์ในบริเวณใกล้เคียงติดขัด

แต่อีกครั้งในกรณีของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงสามารถพิสูจน์ได้อย่างแท้จริงว่าปราศจากการปล่อยไฟฟ้าและแม้ว่าชุดเครื่องส่งสัญญาณอาจเหวี่ยงรังสีความถี่วิทยุออกไป แต่ก็ค่อนข้างง่ายที่จะใส่มันโดยใช้กลยุทธ์การคัดกรองขั้นพื้นฐาน

เนื่องจากจุดบวกนี้ระบบที่รวมสายเคเบิลออปติกจำนวนมากที่ทำงานร่วมกันจึงไม่มีความยุ่งยากหรือปัญหาเกี่ยวกับการพูดคุยข้ามสาย

แน่นอนว่าแสงอาจรั่วไหลจากสายเคเบิลหนึ่งไปยังอีกสายหนึ่งได้ แต่สายเคเบิลใยแก้วนำแสงมักจะห่อหุ้มด้วยปลอกหุ้มภายนอกที่กันแสงซึ่งช่วยป้องกันการรั่วไหลของแสงในทุกรูปแบบ

การป้องกันที่แข็งแกร่งในลิงค์ไฟเบอร์ออปติกนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการถ่ายโอนข้อมูลปลอดภัยและเชื่อถือได้อย่างสมเหตุสมผล

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือไฟเบอร์ออปติกปราศจากปัญหาอันตรายจากไฟไหม้เนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าหรือกระแสสูงเข้ามาเกี่ยวข้อง

นอกจากนี้เรายังมีการแยกทางไฟฟ้าที่ดีตลอดทั้งลิงก์เพื่อให้แน่ใจว่าไม่สามารถพัฒนาภาวะแทรกซ้อนที่เกิดขึ้นกับสายดินได้ ด้วยวงจรการส่งและรับที่เหมาะสมจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมโยงใยแก้วนำแสงเพื่อจัดการช่วงแบนด์วิดท์จำนวนมาก

การเชื่อมโยงแบนด์วิดธ์กว้างสามารถสร้างขึ้นผ่านสายไฟโคแอกเซียลได้เช่นกันแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วสายเคเบิลออปติกสมัยใหม่จะพบการสูญเสียที่ลดลงเมื่อเทียบกับประเภทโคแอกเชียลในแอปพลิเคชันแบนด์วิดท์กว้าง

โดยทั่วไปสายเคเบิลออปติกจะมีขนาดบางและน้ำหนักเบาและยังมีภูมิคุ้มกันต่อสภาพอากาศและสารเคมีหลายชนิด สิ่งนี้มักช่วยให้สามารถใช้งานได้อย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยหรือสถานการณ์ที่ไม่เอื้ออำนวยซึ่งสายไฟฟ้าโดยเฉพาะประเภทโคแอกเชียลกลับกลายเป็นว่าไม่มีประสิทธิภาพมากนัก

ข้อเสีย

แม้ว่าวงจรไฟเบอร์ออปติกจะมีข้อดีมากมาย แต่ก็มีข้อเสียอยู่บ้าง

ข้อเสียที่เห็นได้ชัดคือไม่สามารถถ่ายโอนสัญญาณไฟฟ้าไปยังสายเคเบิลออปติคัลได้โดยตรงและในหลาย ๆ สถานการณ์ค่าใช้จ่ายและปัญหาที่พบกับวงจรตัวเข้ารหัสและตัวถอดรหัสที่สำคัญมักจะไม่เข้ากัน

สิ่งสำคัญที่ต้องจำไว้ในขณะที่ทำงานกับใยแก้วนำแสงคือโดยปกติแล้วพวกมันจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยที่สุดที่ระบุไว้และเมื่อสิ่งเหล่านี้ถูกบิดด้วยเส้นโค้งที่คมชัดขึ้นจะก่อให้เกิดความเสียหายทางกายภาพกับสายเคเบิลที่ส่วนโค้งนั้นทำให้ไม่มีประโยชน์

รัศมี 'โค้งต่ำสุด' ตามปกติเรียกในเอกสารข้อมูลโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่างประมาณ 50 ถึง 80 มม.

ผลที่ตามมาของการโค้งงอดังกล่าวในสายเมนแบบมีสายปกติอาจไม่มีประโยชน์อะไรเลยอย่างไรก็ตามสำหรับสายไฟเบอร์ออปติกการโค้งงอเพียงเล็กน้อยก็สามารถขัดขวางการแพร่กระจายของสัญญาณไฟซึ่งนำไปสู่การสูญเสียอย่างมาก

พื้นฐานของไฟเบอร์ออปติก

แม้ว่าเราอาจดูเหมือนว่าสายเคเบิลใยแก้วนำแสงนั้นประกอบไปด้วยใยแก้วที่หุ้มอยู่ภายในปลอกหุ้มภายนอกที่กันแสง แต่ในความเป็นจริงแล้วสถานการณ์นั้นก้าวหน้ากว่านี้มาก

ปัจจุบันใยแก้วส่วนใหญ่อยู่ในรูปของโพลีเมอร์ไม่ใช่แก้วจริงและมาตรฐานที่กำหนดขึ้นอาจเป็นไปตามรูปต่อไปนี้ ที่นี่เราจะเห็นแกนกลางที่มีดัชนีหักเหสูงและมีการป้องกันด้านนอกด้วยดัชนีหักเหที่ลดลง

การหักเหของเส้นตรงที่เส้นใยด้านในและแผ่นหุ้มด้านนอกมีปฏิสัมพันธ์กันทำให้สายไฟเคลื่อนที่ผ่านสายเคเบิลได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการกระโดดข้ามกำแพงไปที่ผนังตลอดสาย

การสะท้อนแสงนี้ไปตามผนังสายเคเบิลทำให้สายเคเบิลสามารถวิ่งได้เหมือนรางนำแสงทำให้ไฟส่องสว่างที่มุมและส่วนโค้งได้อย่างราบรื่น

การแพร่กระจายแสงโหมดลำดับสูง

มุมที่แสงสะท้อนถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของสายเคเบิลและมุมอินพุตของแสง ในรูปด้านบนสามารถมองเห็นรังสีของแสงผ่านช่อง 'โหมดลำดับสูง' การขยายพันธุ์.

การเผยแพร่แสงโหมดสั่งซื้อต่ำ

อย่างไรก็ตามคุณจะพบสายเคเบิลที่มีแสงที่ป้อนด้วยมุมที่ตื้นกว่าทำให้เกิดการกระเด้งระหว่างผนังสายเคเบิลด้วยมุมที่กว้างมาก มุมที่ต่ำกว่านี้ช่วยให้แสงเดินทางในระยะทางที่ค่อนข้างมากขึ้นผ่านสายเคเบิลในการตีกลับแต่ละครั้ง

รูปแบบของการถ่ายเทแสงนี้เรียกว่า 'โหมดสั่งซื้อต่ำ' การขยายพันธุ์. ความสำคัญในทางปฏิบัติของทั้งสองโหมดนี้คือการระบายแสงผ่านสายเคเบิลในโหมดลำดับสูงจำเป็นต้องเดินทางไกลขึ้นอย่างน่าชื่นชมเมื่อเทียบกับแสงที่แพร่กระจายในโหมดลำดับต่ำ รอยเปื้อนนี้ส่งสัญญาณที่สายเคเบิลลดช่วงความถี่ของแอปพลิเคชัน

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับลิงก์แบนด์วิดท์ที่กว้างมากเท่านั้น

สายเคเบิลโหมดเดียว

เรายังมีไฟล์ 'สถานะโสด' พิมพ์สายเคเบิลที่มีไว้สำหรับการเปิดใช้งานโหมดการแพร่กระจายเพียงครั้งเดียว แต่ไม่จำเป็นต้องใช้สายเคเบิลรูปแบบนี้กับเทคนิคแบนด์วิดท์ที่แคบโดยเปรียบเทียบที่มีรายละเอียดในบทความนี้ คุณอาจเจอสายเคเบิลอื่นที่ชื่อ 'ดัชนีที่ให้คะแนน' สายเคเบิล

ในความเป็นจริงนี้ค่อนข้างคล้ายกับสายเคเบิลดัชนีแบบขั้นบันไดที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้แม้ว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงแบบก้าวหน้าจากดัชนีหักเหสูงใกล้กับศูนย์กลางของสายเคเบิลไปเป็นค่าที่ลดลงใกล้กับปลอกหุ้มด้านนอก

สิ่งนี้ทำให้แสงผ่านสายเคเบิลในลักษณะที่ค่อนข้างใกล้เคียงกับที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ แต่ด้วยการที่แสงต้องผ่านเส้นทางโค้ง (ดังรูปต่อไปนี้) แทนที่จะแพร่กระจายผ่านเส้นตรง

ขนาดไฟเบอร์ออปติก

ขนาดโดยทั่วไปสำหรับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงคือ 2.2 มิลลิเมตรโดยมีขนาดเฉลี่ยของเส้นใยด้านในอยู่ที่ประมาณ 1 มิลลิเมตร คุณสามารถค้นหาตัวเชื่อมต่อหลายตัวที่สามารถเข้าถึงได้สำหรับการเชื่อมต่อผ่านสายเคเบิลขนาดนี้นอกเหนือจากระบบต่างๆที่เชื่อมต่อกับสายเคเบิลที่ตรงกันเท่า ๆ กัน

ระบบเชื่อมต่อปกติจะรวมถึง 'ปลั๊ก' ที่ติดตั้งไว้ที่ปลายสายเคเบิลและป้องกันไว้ที่ขั้ว 'ซ็อกเก็ต' ซึ่งโดยปกติจะยึดเหนือแผงวงจรโดยมีช่องสำหรับรองรับโฟโตเซลล์ (ซึ่งเป็นตัวปล่อยหรือตัวตรวจจับของ ระบบออปติคอล)

ปัจจัยที่มีผลต่อการออกแบบวงจรไฟเบอร์ออปติก

สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งที่ต้องจดจำในไฟเบอร์ออปติกคือข้อกำหนดเอาต์พุตสูงสุดของอีซีแอล ตาแมว สำหรับความยาวคลื่นแสง สิ่งนี้จะต้องได้รับการคัดเลือกอย่างเหมาะสมเพื่อให้ตรงกับความถี่ในการส่งข้อมูลด้วยความไวที่เหมาะสม

ปัจจัยที่สองที่ต้องจำไว้คือสายเคเบิลจะถูกระบุด้วยช่วงแบนด์วิดท์ที่ จำกัด ซึ่งหมายความว่าการสูญเสียจะต้องน้อยที่สุด

เซ็นเซอร์ออปติคัลและเครื่องส่งสัญญาณที่ใช้ตามปกติในเส้นใยแสงส่วนใหญ่ได้รับการจัดอันดับให้ทำงานที่ ช่วงอินฟราเรด อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในขณะที่บางรุ่นอาจตั้งใจให้ทำงานได้ดีที่สุดกับสเปกตรัมของแสงที่มองเห็นได้

การเดินสายไฟเบอร์ออปติกมักจะมาพร้อมกับการสิ้นสุดการสิ้นสุดที่ยังไม่เสร็จสิ้นซึ่งอาจไม่ได้ผลมากนักเว้นแต่จะมีการตัดแต่งและใช้งานได้อย่างเหมาะสม

โดยปกติแล้วสายเคเบิลจะให้เอฟเฟกต์ที่เหมาะสมเมื่อหั่นเป็นมุมฉากด้วยมีดจำลองที่คมกริบสับปลายสายได้อย่างหมดจดในครั้งเดียว

อาจใช้ตะไบละเอียดเพื่อขัดปลายที่หั่นบาง ๆ แต่ถ้าคุณแค่ตัดปลายออกสิ่งนี้อาจไม่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของแสงได้มากนัก การตัดให้คมชัดและตั้งฉากกับเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลเป็นสิ่งสำคัญ

หากการตัดมีบางมุมอาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างมากเนื่องจากการเบี่ยงเบนของมุมของการป้อนแสง

การออกแบบระบบไฟเบอร์ออปติกอย่างง่าย

วิธีพื้นฐานในการเริ่มต้นสำหรับทุกคนที่ต้องการทดลองใช้การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกคือการสร้างลิงก์เสียง

ในรูปแบบพื้นฐานที่สุดอาจรวมถึงวงจรมอดูเลตแอมพลิจูดแบบง่ายซึ่งแตกต่างกันไป เครื่องส่งสัญญาณ LED ความสว่างตามความกว้างของสัญญาณอินพุตเสียง

สิ่งนี้จะทำให้เกิดการตอบสนองของกระแสมอดูเลตที่เท่าเทียมกันทั่วทั้งตัวรับโฟโตเซลล์ซึ่งจะถูกประมวลผลเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันไปในตัวต้านทานโหลดที่คำนวณได้ในอนุกรมกับโฟโตเซลล์

สัญญาณนี้จะถูกขยายเพื่อส่งสัญญาณเสียงออก ในความเป็นจริงแนวทางพื้นฐานนี้อาจมาพร้อมกับข้อเสียของตัวมันเองวิธีที่สำคัญอาจเป็นเพียงความเป็นเชิงเส้นที่ไม่เพียงพอจากโฟโตเซลล์

การขาดความเป็นเชิงเส้นจะส่งผลกระทบในรูปแบบของระดับความผิดเพี้ยนตามสัดส่วนของลิงก์ออปติคัลที่อาจมีคุณภาพไม่ดีในภายหลัง

วิธีการที่ให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่าอย่างมีนัยสำคัญคือระบบการมอดูเลตความถี่ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเหมือนกับระบบที่ใช้ในมาตรฐาน วิทยุกระจายเสียง VHF .

อย่างไรก็ตามในกรณีเช่นนี้จะมีส่วนเกี่ยวข้องกับความถี่ของผู้ให้บริการประมาณ 100 kHz แทนที่จะเป็น 100 MHz แบบเดิมตามที่ใช้ในการส่งสัญญาณวิทยุย่านความถี่ 2

แนวทางนี้ค่อนข้างง่ายดังแสดงในแผนภาพด้านล่าง มันแสดงให้เห็นถึงหลักการที่ตั้งขึ้นสำหรับลิงค์ทางเดียวของแบบฟอร์มนี้ เครื่องส่งสัญญาณเป็นออสซิลเลเตอร์ควบคุมแรงดันไฟฟ้า (VCO) และตามที่หัวข้อแนะนำความถี่เอาต์พุตจากการออกแบบนี้สามารถปรับได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าควบคุม

แรงดันไฟฟ้านี้อาจเป็นตัวส่งสัญญาณเสียงและเมื่อแรงดันสัญญาณแกว่งขึ้นและลงความถี่เอาต์พุตของ VCO ก็จะเช่นกัน ก กรองผ่านต่ำ ถูกรวมเข้าด้วยกันเพื่อปรับแต่งสัญญาณอินพุตเสียงก่อนที่จะนำไปใช้กับ VCO

สิ่งนี้ช่วยป้องกันไม่ให้ 'นกหวีด' ของเฮเทอโรไดน์ถูกผลิตขึ้นเนื่องจากบันทึกจังหวะระหว่างออสซิลเลเตอร์ที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้าและสัญญาณอินพุตความถี่สูง

โดยปกติสัญญาณอินพุตจะครอบคลุมเฉพาะช่วงความถี่เสียงเท่านั้น แต่คุณอาจพบเนื้อหาที่ผิดเพี้ยนในความถี่ที่สูงขึ้นและสัญญาณวิทยุจะรับจากการเดินสายและโต้ตอบกับสัญญาณ VCO หรือฮาร์มอนิกรอบ ๆ สัญญาณเอาต์พุตของ VCO

อุปกรณ์เปล่งแสงซึ่งอาจเป็นเพียง LED ขับเคลื่อนด้วยเอาต์พุต VCO เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดโดยปกติ LED นี้จะเป็น ประเภท LED กำลังวัตต์สูง . สิ่งนี้จำเป็นต้องมี การใช้ขั้นตอนบัฟเฟอร์ไดรเวอร์ สำหรับการใช้งานไฟ LED

ขั้นตอนต่อไปนี้คือไฟล์ มัลติไวเบรเตอร์ monostable ซึ่งต้องได้รับการออกแบบให้เป็นชนิดที่ไม่สามารถดึงกลับได้

สิ่งนี้ทำให้สเตจสร้างพัลส์เอาต์พุตผ่านช่วงเวลาที่กำหนดโดยเครือข่ายไทม์มิ่ง C / R ซึ่งไม่ขึ้นกับระยะเวลาพัลส์อินพุต

รูปคลื่นปฏิบัติการ

สิ่งนี้ให้ความถี่ที่ง่าย แต่มีประสิทธิภาพในการแปลงแรงดันไฟฟ้าโดยมีรูปคลื่นตามที่แสดงในรูปต่อไปนี้อธิบายรูปแบบการทำงานได้อย่างชัดเจน

ในรูป (a) ความถี่อินพุตจะสร้างเอาต์พุตจาก monostable โดยมีอัตราส่วนพื้นที่มาร์ก 1 ถึง 3 และเอาต์พุตอยู่ในสถานะสูงเป็นเวลา 25% ของเวลา

แรงดันไฟฟ้าขาออกเฉลี่ย (ตามภาพภายในเส้นประ) เป็นผล 1/4 ของสถานะเอาต์พุตสูง

ในรูป (b) ด้านบนเราจะเห็นว่าความถี่อินพุตเพิ่มขึ้นสองเท่าซึ่งหมายความว่าเราได้รับพัลส์เอาท์พุทเพิ่มขึ้นสองเท่าสำหรับช่วงเวลาที่กำหนดโดยมีอัตราส่วนช่องว่างเครื่องหมาย 1: 1 สิ่งนี้ช่วยให้เราได้แรงดันเอาต์พุตเฉลี่ยที่ 50% ของสถานะเอาต์พุตสูงและมีขนาดเพิ่มขึ้น 2 เท่าของตัวอย่างก่อนหน้า

พูดง่ายๆ monostable ไม่เพียง แต่ช่วยในการแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้า แต่ยังช่วยให้การแปลงได้รับลักษณะเชิงเส้นอีกด้วย เอาต์พุตจาก monostable เพียงอย่างเดียวไม่สามารถสร้างสัญญาณความถี่เสียงได้เว้นแต่จะมีการรวมตัวกรอง lowpass เข้าด้วยกันซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าเอาต์พุตมีความเสถียรเป็นสัญญาณเสียงที่เหมาะสม

ปัญหาหลักของวิธีง่ายๆในการแปลงความถี่เป็นแรงดันไฟฟ้าคือการลดทอนระดับที่สูงขึ้น (โดยพื้นฐานคือ 80 dB หรือสูงกว่า) ที่ความถี่เอาต์พุตขั้นต่ำของ VCO เพื่อให้สามารถสร้างเอาต์พุตที่เสถียรได้

แต่วิธีนี้ง่ายมากและเชื่อถือได้ในการพิจารณาอื่น ๆ และเมื่อรวมกับวงจรสมัยใหม่อาจไม่ยากที่จะออกแบบขั้นตอนการกรองเอาต์พุตให้มีความแม่นยำอย่างเหมาะสม ตัดลักษณะ .

สัญญาณพาหะส่วนเกินในระดับเล็กน้อยบนเอาต์พุตอาจไม่สำคัญเกินไปและอาจถูกละเลยเนื่องจากโดยทั่วไปแล้วผู้ให้บริการจะอยู่ที่ความถี่ซึ่งไม่อยู่ในช่วงเสียงและการรั่วไหลใด ๆ ที่เอาต์พุตจะส่งผลให้ไม่ได้ยิน

วงจรส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติก

แผนภาพวงจรเครื่องส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติกทั้งหมดสามารถดูได้ด้านล่าง คุณจะพบวงจรรวมจำนวนมากที่เหมาะสำหรับการทำงานเช่น VCO พร้อมกับการกำหนดค่าอื่น ๆ อีกมากมายที่สร้างขึ้นโดยใช้ชิ้นส่วนที่ไม่ต่อเนื่อง

แต่สำหรับเทคนิคต้นทุนต่ำนั้นนิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย NE555 กลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการและแม้ว่าจะมีราคาถูก แต่ก็มาพร้อมกับประสิทธิภาพการทำงานที่ค่อนข้างดี อาจเป็นการมอดูเลตความถี่โดยการรวมสัญญาณอินพุตเข้ากับพิน 5 ของ IC ซึ่งเชื่อมต่อกับตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดค่าเพื่อสร้างขีด จำกัด การสลับ 1/3 V + และ 2/3 V + สำหรับ IC 555

โดยพื้นฐานแล้วขีด จำกัด ด้านบนจะเพิ่มขึ้นและลดลงเพื่อให้เวลาที่ใช้สำหรับตัวเก็บประจุไทม์มิ่ง C2 ในการสลับระหว่างสองช่วงอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามลำดับ

Tr1 มีสายเหมือนไฟล์ ผู้ติดตามตัวปล่อย ระยะบัฟเฟอร์ซึ่งจ่ายกระแสไฟไดรฟ์สูงที่จำเป็นสำหรับการส่องสว่าง LED (D1) อย่างเหมาะสมที่สุด แม้ว่า NE555 จะมีกระแสไฟ 200 mA ที่ดีสำหรับ LED แต่ไดรเวอร์ควบคุมกระแสแยกต่างหากสำหรับ LED ช่วยให้สามารถสร้างกระแส LED ที่ต้องการได้อย่างแม่นยำและผ่านวิธีการที่เชื่อถือได้มากขึ้น

R1 อยู่ในตำแหน่งเพื่อแก้ไขกระแส LED ที่ประมาณ 40 มิลลิแอมป์ แต่เนื่องจาก LED ถูกเปิด / ปิดในอัตรารอบการทำงาน 50% ทำให้ LED ทำงานได้เพียง 50% ของพิกัดจริงซึ่งอยู่ที่ประมาณ 20 มิลลิแอมป์

กระแสไฟฟ้าขาออกอาจเพิ่มขึ้นหรือลดลงได้โดยการปรับค่า R1 เมื่อใดก็ตามที่รู้สึกว่าจำเป็น

ส่วนประกอบสำหรับตัวต้านทานตัวส่งสัญญาณไฟเบอร์ออปติก (ทั้งหมด 1/4 วัตต์ 5%)
R1 = 47R
R2 = 4k7
R3 = 47k
R4 = 10k
R5 = 10k
R6 = 10k
R7 = 100k
R8 = 100k
คาปาซิเตอร์
C1 = 220µ 10V เลือก
C2 = จานเซรามิก 390pF
C3 = 1u 63V เลือก
C4 = จานเซรามิก 330p
C5 = ชั้นโพลีเอสเตอร์ 4n7
C6 = ชั้นโพลีเอสเตอร์ 3n3
C7 = ชั้นโพลีเอสเตอร์ 470n
เซมิคอนดักเตอร์
IC1 = NE555
IC2 = 1458C
Tr1 = BC141
D1 = ดูข้อความ
เบ็ดเตล็ด
ช่องเสียบแจ็ค SK1 3.5 มม
แผงวงจรเคสแบตเตอรี่ ฯลฯ

วงจรรับไฟเบอร์ออปติก

แผนภาพวงจรตัวรับไฟเบอร์ออปติกหลักสามารถดูได้ที่ส่วนบนของแผนภาพด้านล่างวงจรตัวกรองเอาต์พุตจะวาดอยู่ด้านล่างวงจรรับ สามารถเห็นเอาต์พุตของเครื่องรับที่เชื่อมต่อกับอินพุตของตัวกรองผ่านเส้นสีเทา

D1 สร้างไฟล์ ไดโอดเครื่องตรวจจับ และทำงานในการตั้งค่าอคติย้อนกลับซึ่งความต้านทานการรั่วไหลของมันช่วยในการสร้างตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสงหรือเอฟเฟกต์ LDR

R1 ทำงานเหมือนตัวต้านทานโหลดและ C2 สร้างการเชื่อมโยงระหว่างขั้นตอนการตรวจจับและอินพุตของเครื่องขยายสัญญาณอินพุต สิ่งนี้สร้างเครือข่ายที่เชื่อมโยงแบบ capacitively แบบสองขั้นตอนซึ่งทั้งสองขั้นตอนทำงานร่วมกันใน ตัวปล่อยทั่วไป โหมด.

สิ่งนี้ช่วยให้ได้รับแรงดันไฟฟ้าโดยรวมที่เหนือกว่ามากกว่า 80 dB เนื่องจากให้สัญญาณอินพุตที่ทรงพลังพอสมควรสิ่งนี้จึงมีการสั่นของแรงดันไฟฟ้าขาออกที่สูงเพียงพอที่ขาตัวสะสม Tr2 เพื่อดัน มัลติไวเบรเตอร์ monostable .

หลังเป็นประเภท CMOS มาตรฐานที่สร้างขึ้นโดยใช้ประตู NOR 2 อินพุต (IC1a และ IC1b) สองตัวที่มี C4 และ R7 ทำงานเหมือนองค์ประกอบเวลา อีกสองประตูของ IC1 ไม่ได้ใช้แม้ว่าอินพุตของพวกเขาจะถูกเชื่อมต่อกับพื้นโลกเพื่อพยายามหยุดการเปลี่ยนประตูเหล่านี้ที่ผิดพลาดเนื่องจากการรับหลงทาง

อ้างอิงถึงขั้นตอนการกรองที่สร้างขึ้นรอบ ๆ IC2a ​​/ b โดยพื้นฐานแล้วระบบกรองลำดับที่ 2/3 (18 dB ต่ออ็อกเทฟ) ที่มีข้อกำหนดที่ใช้กันทั่วไปใน วงจรเครื่องส่งสัญญาณ . สิ่งเหล่านี้รวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเสาทั้งหมด 6 ขั้วและอัตราการลดทอนทั่วไปที่ 36 dB ต่ออ็อกเทฟ

สิ่งนี้ให้การลดทอนสัญญาณพาหะประมาณ 100 dB ในช่วงความถี่ต่ำสุดและสัญญาณเอาต์พุตที่มีระดับสัญญาณพาหะค่อนข้างต่ำ วงจรไฟเบอร์ออปติกสามารถจัดการกับแรงดันไฟฟ้าอินพุตได้สูงถึง 1 โวลต์ RMS โดยประมาณโดยไม่มีการบิดเบือนที่สำคัญและช่วยในการทำงานโดยให้แรงดันไฟฟ้าที่ได้รับน้อยกว่าเอกภาพเล็กน้อยสำหรับระบบ

ส่วนประกอบสำหรับตัวรับและตัวกรองไฟเบอร์ออปติก

ตัวต้านทาน (ทั้งหมด 1/4 วัตต์ 5%)
R1 = 22k
R2 = 2M2
R3 = 10k
R4 = 470R
R5 = 1M2
R6 = 4k7
R7 = 22k
R8 = 47k
R9 = 47k
R10 ถึง R15 10k (ปิด 6)
คาปาซิเตอร์
C1 = 100µ10V อิเล็กโทรไลต์
C2 = โพลีเอสเตอร์ 2n2
C3 = 2n2 โพลีเอสเตอร์
C4 = 390p เซรามิก
C5 = 1µ 63V อิเล็กโทรไลต์
C6 = 3n3 โพลีเอสเตอร์
C7 = 4n7 โพลีเอสเตอร์
C8 = 330pF เซรามิก
C9 = โพลีเอสเตอร์ 3n3
C10 = 4n7 โพลีเอสเตอร์

เซมิคอนดักเตอร์
IC1 = 4001BE
1C2 = 1458C
IC3 = CA3140E
Trl, Tr2 BC549 (2 ปิด)
D1 = ดูข้อความ
เบ็ดเตล็ด
SK1 = ขั้วต่อ 25 ทาง D
เคสแผงวงจรลวด ฯลฯ