随着通信技术的飞速发展,光纤通信技术已成为通信的重要手段。光纤传输系统具有容量大,传输距离远两大优势。光纤理论容量可达20000GHz,无中继传输距离可达50－80公里。

光端机是光纤通信中采用的一种设备,实质上就是一个电信号到光信号、光信号到电信号的转换器。从传输方式上光端机分为数字光端机和模拟光端机两类。数字光端机是将所要传输的图像、语音以及数据信号进行数字化处理,再将这些数字信号进行复用处理,使多路低速的数字信号转换成一路高速信号,并将这一信号转换成光信号。在接收端将光信号还原成电信号,还原的高速信号分解出原来的多路低速信号,最后再将这些数据信号还原成图像、语音以及数据信号。模拟光端机就是将要传输的信号进行幅度或频率调制然后将调制好的电信号转化成光信号。在接收端将光信号还原成电信号,再把信号进行解调,还原出图像、语音或数据信号。

数字光端机传输信号质量高,没有模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时的交调干扰严重、容易受环境影响、传输质量低劣、长期工作稳定性差的缺点,因此,数字光端机将逐渐取代模拟光端机。目前在高速公路、交通、电子警察、监控、安防、工业自动化、电力、海关、水利、银行等领域,视频图像、音频、数据、以太网等光端机已开始普遍大量应用。图1是光端机的一个典型应用。

 
图1：光端机典型应用。

TI是模拟器件全球最大的供应商之一,针对数字光端机的系统需求(图2所示),TI提供全套高性能的模拟部分解决方案。

视频通道

TI OPAX692/3和THS73X3系列视频放大器提供高性能视频信号滤波整形处理,差分增益和差分相位分别可达0.001%和0.01%,可根据具体的系统需求选择一款合适的视频放大器。TLC55X0系列高性能ADC(8bits,20-40MSPS)将视频放大器处理后的模拟信号变换成数字信号,SNR可达到46dB。若要达到更高的信号处理和传输质量,建议采用TI THS1041ADC(10bits,40MSPS),THS1041针对视频应用而设计,其最大的特点是内部集成了钳位功能和一个增益可调的放大器,从图2(a)可以看出,采用THS1041将是一个高集成度方案,THS1041的SNR可达57dB。对于DAC,我们建议采用TI DAC908(8bits,165MSPS)或DACX900(10bits,165MSPS),这两款DAC也都是针对视频应用设计的。

音频通道

TI提供全面的音频解决方案,包括音频功放、音频A/D/A、数字音频等等。根据光端机的系统需求(放大器＋A/D/A),我们推荐使用OPAX134/X604作为音频放大器,DRV13X/INA13X作为音频驱动。音频ADC推荐PCM180X,音频DAC推荐使用PCM175X。若采用音频Codec(ADC+DAC)的话,我们建议TLV320AIC3X/2X系列。

高速并串数据转换接口

TI提供业界最具竞争力的高速并串转换器(Serdes)。TLK1501/2501/3101(16:1)系列提供从0.5Gbps到3.125Gbps的速率范围,功耗低于350mV,并行接口为LVTTL电平,串行接口有CML和VML电平,可与大多数光/电模块直接对接。如果数据量不大,可以采用SN65LV1023A/1224B(10:1),其提供从100Mbps到660Mbps的串行速率,电平为LVDS电平。

系统时钟

若是环形级联的拓扑结构,在每一级中需从上一级高速数据中提供时钟做为本级的主时钟以便整个系统的同步,由于从线路提取出的时钟抖动较大,一般需要时钟抖动清除,TI的CDC7005或者CDCM7005是专门针对这种应用的一款高性能的时钟锁相环路并带有时钟滤抖功能,对此TI发布了一款专门的评估系统(TSW2000),详细的信息可从TI.com网站上获得。

电源管理部分

TI提供全面的电源解决方案,就光端机而言,TI有专门针对Xilinx和Altera FPGA而设计的电源解决方案。

图2a：数字光端机发送端(TX)。

 
图2b：数字光端机接收端(RX)。