Ebook các bài thí nghiệm thông tin quang (dùng cho chuyên ngành điện tử viễn thông) phần 2

Bài tập 4-1 : Bộ tách quang
Mục đích: Tìm hiểu các thiết bị trong hệ thống quang dùng để chuyển đổi tín hiệu
quang thành tín hiệu điện.

Tóm lợc:
- Bộ tách quang có một bộ cảm biến
quang đợc che viền xung quanh bằng
viền chắn. Viền chắn đảm bảo rằng chỉ
công suất bức xạ bởi sợi quang đợc
chuyển đổi. Để tránh suy hao, viền chắn
bao gồm một ống dùng để đồng chỉnh
ống giữ sợi quang với bộ cảm biến
quang.

1. Các loại bộ cảm biến nào đợc dùng làm bộ tách
quang?
a. Các Led.
b. Các phototransistor
c. Các photodiode
d. Cả b và c

153


- Bộ tách quang không cảm thụ ánh sáng nằm ngoài hình nón tiếp nhận của nó.
- Bộ tách quang có góc nhận của nó (A), bởi vậy cũng có khẩu độ số tơng
ứng.
NA = sin(A)
- Nếu khẩu độ số của sợi quang NA1 lớn hơn khẩu độ số NA2 của bộ tách
quang thì một phần công suất bức xạ sẽ bị tổn hao LOSSNA:
LOSSNA = 20lg(NA1/NA2) khi NA1>NA2

- Bộ tách quang không thể cảm thụ đợc công suất bức xạ ở ngoài vùng cảm
quang hiệu quả của nó. Nếu đờng kính của chùm sáng Dia1 lớn hơn đờng
kính của vùng cảm quang hợêu quả Dia2 của bộ tách quang thì xảy ra suy hao
công suất bức xạ LOSSUI:
LOSSUI = 20 lg(Dia1/Dia2)
- Nếu bộ tách quang có một thấu kính thì
vùng cảm quang hiệu quả của nó có thể
tăng lên. Đờng kính vùng cảm quang
hiệu quả Dia2 tơng đơng bằng vùng
cảm quang hiệu quả vật lý Dia2p của
phần tử cảm quang, nhân với hệ số
khuếch đại của thấu kính Lm:
Dia2 = Dia2p x Lm

154

Với Dia1>Dia2


- Hệ số đáp ứng Rp là tỉ số giữa công suất bức xạ đầu vào bộ tách
quang với dòng điện đầu ra tơng ứng Ip :
Rp = Ip / e
- Hệ số đáp ứng đợc phân loại đối với từng bớc sóng, bởi vì độ
nhạy của bộ tách quang thay đổi theo bớc sóng.

2. Tìm Hệ số đáp ứng của
phototransistor tại 635 nm nếu hốc
đáp ứng của nó tại 880 nm (100%)
là 2 mA/àW
a. 4 mA/àW

c. 1 mA/àW

b. 2 mA/àW

d. 0.5 mA/àW

Các bớc Thực hành:
/ Chức năng của bộ tách quang:
1. Hãy kiểm tra để đảm bảo chắc chắn rằng các cầu nối và các dây nối đã
đợc tháo ra khỏi bảng mạch.
2. Đặt bộ phát FOT về chế độ ANALOG bằng việc dùng các cầu nối hai đầu
trên khối FIBER OPTIC TRANSMITTER.
3. Dùng sợi quang thủy tinh 1m loại 62.5/125 để nối bộ
phát FOT với bộ thu FOR.

4. Tắt nguồn tấm đế trớc khi chuyển các cầu nối trên khối POWER
SUPPLY về vị trí ANALOG. Sau khi đặt xong các cầu nối này, bật cấp
nguồn trở lại cho tấm đế.

155


Với phần phát FOT, trong chế độ ANALOG, dòng thay đổi thông
thờng đảm bảo công suất 11.4 àW (e) tại đầu cuối sợi quang thủy tinh
1m
5. Nối một đồng hồ giữa FOR và đất (GND) và đặt chế độ đo áp một chiều

6. Đo điện áp một chiều tại jack đầu ra FOR (chế độ có nối):
VFORC =..mV

Bộ thu FOR sử dụng một bộ khuếch đại nội kháng (Transimpedance
Amplifier) để chuyển đổi dòng photodiode thành điện áp tại đầu ra FOR

7. Tháo cáp sợi quang thủy tinh khỏi bộ thu FOR và đo điện áp một chiều tại
jack đầu ra FOR (chế độ không nối):
VFORD =..mV
Công suất quang e

VFOR

Nối

650 mV

Không nối

730 mV

Lu ý : Các giá trị điện áp chuẩn trong bảng trên đợc cho để tham khảo tại mục
này và các mục sau. Tuy nhiên, các tính toán phải thực hiện trên các giá
trị thực đo.
8. Tìm sự thay đổi VFOR (DV) khi công suất ánh sáng thay đổi từ không nối
sang nối:
DV = VFORD - VFORC =

156

mV

/Suy hao tại tiếp giáp sợi quang-bộ tách quang:
9. Suy hao do lệch kích thớc LOSSUI = 20 lg(Dia1/Dia2) khi Dia1>Dia2 và
suy hao do lệch khẩu độ số LOSSNA = 20lg(NA1/NA2) khi NA1>NA2. Tại
tiếp giáp Sợi quang thủy tinh-Bộ tách quang nh chỉ ra dới đây:
Sợi quang thủy tinh

Bộ tách quang

NA1 = 0.28

NA2 = 0.35

Dia1= 62.5 àm

Dia2= 250 àm

thì tổng suy hao LOSSUI + LOSSNA là bao nhiêu?
a. 14 dB

c. 0 dB

b. 12 dB

d. 14 dB

10. Giả sử rằng công suất ra thực tế của FOT gần với giá trị thông dụng
11.4àW, hãy tính đáp ứng thu Rp
Rp = DV/De =

mV/àW

Hai trạng thái nối và không nối tạo nên De bằng công suất quang của
FOT.
Các tham số của bộ thu quang
Tham số

Min.

Typ.

Max.

Độ nhạy Rp

5.1 mV/àW

7 mV/àW

10.9 mV/àW

NA tơng đơng

0.35

Dia tơng đơng

250àm

Vo DC (e=0)

0.7 V

Tạp âm VNO (e=0)

0.30 mVrms

0.36 mVrms

Sự thay đổi công suất ra thực tế De của bộ phát FOT có thể trong khoảng
(5ữ20àW)
11. Bạn có thể xác định đợc độ nhạy thực tế của bộ thu FOR (Rp)
a. Có
b. Không
12. Giả sử rằng thay đổi công suất ra thực tế De của bộ phát FOT là nhỏ nhất
(De min=5àW), hãy tính thay đổi điện áp ra nhỏ nhất mong đợi của bộ thu.
DV min= De min x Rp min =

mV

157


13. Giả sử rằng thay đổi công suất ra thực tế De của bộ phát FOT là lớn nhất
(De max=20àW), hãy tính thay đổi điện áp ra lớn nhất mong đợi của bộ
thu.
DV max= De max x Rp max =
De = 5 ữ 20àW
DV min = 25.5 mV

mV

Rp = 5.1 ữ 10.9 mV/àW

DV typ. = 80 mV

DV max= 218 mV

14. Giá trị DV nhận đợc có nằm trong khoảng DV min ữ DV max?
a. Có
b. Không
15. Vo DC là điện áp ra một chiều của FOR khi không có bức xạ công suất đa
đến bộ tách quang(e=0àW). Bạn sẽ quan sát đợc điện áp ra của bộ thu
FOR là 730 mV khi nó không đợc nối với nguồn quang.
Giá trị Vo DC mà bạn đo đợc có phù hợp với tham số đã cho của bộ
thu quang (FIBER OPTIC RECEIVER Specification)?
a. Có
b. Không
16. Bộ thu tạo ra cả tạp âm nhiệt (thermal noise) và các tiếng nổ (Shot noise)
mà chúng tơng tự nh một điện áp ngẫu nhiên trên đầu ra của bộ thu
FOR. Nhà sản xuất xác định rằng điện áp nhiễu (VNO) cực đại là
0.36 mVrms khi không có tín hiệu quang đầu vào.

Tạp âm thu cũng có thể đợc đánh giá nh công suất tạp âm quang
đầu vào tơng đơng (PN) và nó cũng đợc gọi là tạp âm nền.
PN là công suất bức xạ (e) mà nó tạo ra VNO nếu nó không đợc tạo
bởi bộ thu. Tạp âm nền đợc tính bằng cách chia VNO cho độ nhạy Rp:
PN = VNO/Rp =

158

àW

Tính tạp âm nền tiêu chuẩn (PN typ.) theo biểu thức trên. Nhà sản xuất
bộ thu xác định công suất bức xạ đầu vào đỉnh (e) là 55àW (-12.6 dBm).
Các tham số của bộ thu quang
Tham số

Min.

Typ.

Max.

Độ nhạy Rp

5.1 mV/àW

7 mV/àW

10.9 mV/àW

NA tơng đơng

0.35

Dia tơng đơng

250àm

Vo DC (e=0)

0.7 V

Tạp âm VNO (e=0)

0.30 mVrms

0.36 mVrms

17. Tính điện áp ra chuẩn (VOUT) của bộ thu khi (e) là 55àW.
VOUT = Vo DC (Rp x e) =

mV

18. Nối lại sợi quang thủy
tinh 1m giữa bộ phát
FOT với bộ thu FOR.
19. Nối máy phát sóng
chuẩn
(Signal
Generator) đến jack
T-IN. Đa đầu đo
CH1 của oscilloscope
đến T-IN để quan sát
tín hiệu từ máy phát.
20. Điều chỉnh máy phát
sóng chuẩn tạo tín
hiệu 20KHz, 500
mVp-p, hình sin,
quan sát tín hiệu này

trên
CH1
của
oscilloscope.

159


21. Đa đầu đo CH2 của oscilloscope đến FOR để quan sát tín hiệu ra. Điều
chỉnh oscilloscope để có thể quan sát một số chu kỳ của tín hiệu vào (trên
CH1) và của tín hiệu ra (trên CH2).
22. Quan hệ về pha nh thế nào giữa tín hiệu quang đầu vào bộ thu với tín hiệu
điện đầu ra?
VOUT = Vo DC (Rp x e) =
o

mV
o

b. 45
d. 180o

a. 0
c. 90o

23. Điều chỉnh máy phát sóng chuẩn tạo tín hiệu 20KHz, 500 mVp-p, xung
vuông, quan sát tín hiệu này trên CH1 của oscilloscope.

Khả năng của đầu ra bộ thu FOR theo dõi các thay đổi trong tín hiệu
quang đầu vào đợc xác định bởi băng thông của nó

Các tham số của bộ thu quang
Tham số

Min.

Typ.

Max.

Độ nhạy Rp

5.1 mV/àW

7 mV/àW

10.9 mV/àW

NA tơng đơng

0.35

Dia tơng đơng

250àm

Mức tĩnh

160

Vo DC (e=0)

0.7 V

Tạp âm VNO (e=0)

0.30 mVrms

0.36 mVrms

Sờn lên/xuống tr/tf

14ns

19.5ns

BW-tr product (BWxtr)

0.35

Băng thông BW

25 MHz


Thông thờng bộ thu này có thời gian sờn lên là 14 ns và 0.35 thời
gian sờn lên-băng thông tạo thành (0.35 = BW x tr)
24. Tính băng thông chuẩn của bộ thu này:
BW = 0.35/ tr =
MHz
25. Tính băng thông cực tiểu ớc đoán của bộ thu này:

BW = 0.35/ tr max=

MHz

26. Thời gian sờn xuống tf của tín hiệu vào trên CH1 có giống có thời gian
sờn lên tr của tín hiệu ra trên CH2 không?

a. Có
b. Không
27. Nối cáp sợi quang thủy tinh đến phototransistor. Đặt cầu nối RANGE về vị
trí HI và đa đầu đo CH2 của oscilloscope đến EMITTER của khối
PHOTO TRANSISTOR.

Các thay đổi trong công suất ra của bộ phát
FOT gây ra sự thay đổi dòng quang của
phototransistor. Dòng quang đợc khuếch đại
bởi hệ số khuếch đại dòng tải () của transistor,
tạo ra sự thay đổi lớn trong dòng Ip (qua tải
Emitter 1K). Trở Emitter 1K chuyển đổi
dòng Ip thành điện áp, đợc hiển thị trên CH2
của oscilloscope.
28. Đo cẩn thận thời gian sờn lên của tín hiệu trên kênh CH2:
tr =

ns

161


Điện dung làm hạn chế độ rộng băng của phototransistor này khoảng

438 KHz.
Sự giảm băng thông của bộ thu quang từ 25 MHz xuống 438 kHz làm
tăng sờn lên từ 14 ns lên 800 ns.
- Phản hồi âm có thể đợc dùng để giảm hệ số khuếch đại của
phototransistor, tăng băng thông của mạch và giảm sờn lên.
- Thời gian yêu cầu để truyền
một tín hiệu mức cao (tplh)
không luôn bằng thời gian
yêu cầu để truyền một tín
hiệu mức thấp (tphl). Sự khác
nhau giữa các thời gian
truyền này (tphl - tplh) làm sai
(méo) độ rộng xung đầu ra
(tpw)
Nhà sản xuất đánh giá rằng
méo độ rộng xung của bộ thu
FOR
(tphl - tplh) không lớn
hơn 2 ns khi sử dụng tín hiệu vào
40àW.
29. Tín hiệu quang có độ rộng 6 ns
và méo độ rộng xung (tphl - tplh)
của bộ thu FOR là 2 ns. Hãy tính
độ rộng xung đầu ra của bộ thu
FOR.
a. 8 ns
c. 4 ns

162

b. 6 ns
d. 2 ns


Tóm lợc:
Các bộ tách quang là tác nhân của các suy hao chuyển tiếp giữa sợi quang
và bộ biến đổi quang-điện.
Độ nhạy là một tham số của bộ tách quang, đáp ứng (phản ứng) trớc công
suất quang tác động vào nó.
Sự khác nhau giữa thời gian truyền sờn lên và sờn xuống gây ra méo độ
rộng xung tại đầu ra của bộ tách quang.

163


Câu hỏi kiểm tra:
1. Sử dụng một bộ tách quang với băng thông đợc làm tăng bởi:
a. Giảm độ rộng xung
c. Tăng sờn lên
b. Tăng sờn xuống.
d. Tăng suy hao chuyển tiếp
2. Bộ thu quang FOR trong bảng mạch FIBER OPTIC COMMUNICATIONS
a. Sử dụng photodiode
c. Có một đầu ra đảo
b. Chuyển đổi dòng quang thành điện áp
d. Tất cả các điều trên
3. Thớc đo của một bộ tách quang trớc công suất quang là gì?
a. Độ nhạy
c. Công suất tạp âm quang đầu vào tơng đơng
b. Băng thông

d. Đờng kính tơng đơng
4. Một phototransistor có công suất vào 2àW và dòng quang 20 mA. Tính độ
nhạy của phototransistor đó.
a. 10 mV/àW
b. 10 mA/àW
c. 0.1 mV/àW
d. 0.1 mA/àW
5. Xác định suy hao do lệch vùng lõi LOSSUI khi một sợi quang thủy tinh
100/140 àm đợc ghép đến một bộ thu FOR có đờng kính thu hiệu dụng
110 àm
LOSSUI = 20 lg(Dia1/Dia2) khi Dia1>Dia2
a. 2.1 dB
c. 0.83 dB

164

b. 0 dB
d. 2.1 dB


Bài tập 4-2: Mạch đầu ra
Mục đích: Tìm hiểu các mạch tơng tự và mạch số dùng làm giao tiếp với bộ tách
quang.
Kiến thức cơ bản:

Mạch ra của bộ thu chuyển đổi tín hiệu ra của bộ tách quang thành dạng phù
hợp với các thành phần khác của hệ thống.
Bộ thu quang FOR trong bảng mạch sử dụng một diode quang PIN. một bộ
khuếch đại chuyển đổi trở kháng thực hiện việc biến đổi trở kháng ra cao của
photodiode thành đầu ra bộ thu có trở kháng 20.

Về tổng thể bộ thu quang FOR đợc xem nh một bộ tách quang
VOUT = Vo DC (Rp x e) =

mV

Bộ thu FOR chuyển đổi các thay đổi trong công suất quang De , tơng ứng tin
tức, thành các thay đổi về điện
Một tụ ghép dẫn các thay đổi về điện (DV OUT) tới mạch ra của bộ thu, đồng
thời ngăn thành phần một chiều DC. Việc ngăn thành phần một chiều tại đầu
ra của bộ thu nhằm hạn chế hiện tợng trôi mức.
Mạch ra tơng tự của bộ thu là một bộ khuếch đại đảo, nó sửa biên độ, trở
kháng, pha, băng thông của tín hiệu.

165


1. Tại sao các mạch ra tơng tự và mạch ra số lại là các mạch đảo?
a. Để đảo lại hàm đảo của bộ thu
b. Hệ thống yêu cầu các tín hiệu đảo
thao tác thực hành:
Trớc tiên chúng ta tìm hiểu về mạch ra của bộ thu tơng tự.
1. Tháo hết các cầu nối hai đầu khỏi bảng mạch.
2. Tắt nguồn tấm đế trớc khi chuyển các cầu nối trên khối
POWER SUPPLY về vị trí ANALOG. Sau khi đặt xong
các cầu nối này, bật cấp nguồn trở lại cho tấm đế.
3. Nối máy phát sóng chuẩn (Signal Generator) đến jack
R-IN. Đa đầu đo CH1 của oscilloscope đến R-IN để
quan sát tín hiệu từ máy phát. Điều chỉnh máy phát sóng chuẩn tạo tín hiệu
20KHz, 100 mVp-p, hình sin. Quan sát tín hiệu này trên CH1 của

oscilloscope.

4. Đa đầu đo CH2 của oscilloscope đến jack R-OUT. Quan sát tín hiệu trên
CH2 của oscilloscope và điều chỉnh núm GAIN của khối ANALOG
RECEIVER để tín hiệu ra tại R-OUT là 2 Vp-p.

5. Đo góc pha giữa các tín hiệu trên CH1 và trên CH2.
=
6. Tụ nào dẫn tín hiệu AC vào mạch ra của bộ thu tơng tự ?
a. 47àF
b. 330pF
Trở 100 và tụ 330pF tạo thành một bôl lọc thông thấp để gạt bỏ các thành
phần tần số cao hơn băng thông thiết kế của bộ thu ANALOG RECEIVER.

166


Tải hiệu dụng của trở 2.2 K cũng ảnh hởng đến băng thông của mạch.
7. Mức điện áp một chiều nào tại đầu vào của bộ khuếch đại ?
a. Tùy thuộc vào điện áp nguồn
b. Giống tín hiệu gốc (từ máy phát sóng chuẩn)
c. 0 VDC
d. Không phải các điều trên.
8. Ngắt máy phát sóng chuẩn.
9. Đầu ra của bộ khuếch đại (quan sát trên CH2) có điện áp ra gần 0 VDC?
a. Đúng
b. Sai
10. Nối lại máy phát sóng chuẩn vào jack R-IN và đo hệ số khuếch đại của bộ
khuếch đại, bỏ qua sự lệch pha.
AV = VOUT/VIN =

Để bù suy hao công suất hệ thống, hệ số khuếch đại của bộ thu tơng
tự đợc điều chỉnh trong khoảng 5ữ200
Tiếp theo chúng ta tìm hiểu về mạch ra của bộ thu số.
11. Tắt nguồn tấm đế trớc khi chuyển các cầu nối trên
khối POWER SUPPLY về vị trí DIGITAL. Sau khi đặt
xong các cầu nối này, bật cấp nguồn trở lại cho tấm đế.
12. Nối máy phát sóng chuẩn (Signal Generator) đến jack
D-IN. Đa đầu đo CH1 của oscilloscope đến D-IN để
quan sát tín hiệu từ máy phát. Điều chỉnh máy phát
sóng chuẩn tạo tín hiệu 20KHz, 100 mVp-p, hình sin. Quan sát tín hiệu
này trên CH1 của oscilloscope.

13. Đa đầu đo CH2 của oscilloscope đến jack D-OUT.
14. Đo điện áp của mức logic cao tại đầu ra D-OUT (trên CH2).
D-OUT =

V

167


15. Đo điện áp của mức logic thấp tại đầu ra D-OUT (trên CH2).
D-OUT =
V
16. Ngắt máy phát sóng chuẩn. Sử dụng dây nối để đấu jack D-IN với đất
(GND).
17. Cỡng bức đầu ra của bộ thu số (DIGITAL RECEIVER) ở mức thấp bằng
cách nối đất DATA OUT để kiểm tra
18. Điện áp ra của bộ so sánh (trên IC LM360) là 0.25V. Sử dụng công thức
bộ chia áp để tính điện áp trên đầu vào không đảo (VIN+)

VIN+ = 250 mV/16 = 15.6 mV
19. Điện áp trên đầu ra đảo của bộ so sánh (trên IC LM360) là 3.5V. Hãy tính
điện áp trên đầu vào đảo của bộ so sánh (VIN-)
VIN- = 3500 mV/16 = 220 mV
20. Chênh lệch điện áp giữa các đầu vào của bộ so sánh theo tính toán là:
VDIFF = VIN+ - VIN- = 15.6 220 = - 203 mV
21. Sử dụng đồng hồ để đo chênh lệch điện áp giữa các đầu vào của bộ so sánh
trên các trở 1K
VDIFF =

168

mV


22. Nếu bộ so sánh chuyển từ mức thấp sang mức cao thì điện áp một chiều
thay đổi từ 203 mV sang 203 mV. Điện áp phản hồi (VDIFF) thay đổi cùng
chiều với điện áp ra của bộ so sánh?
a. Đúng
b. Sai
Phản hồi dơng làm bộ so sánh có hiện tợng trễ.


Đầu vào của bộ so sánh cần vợt quá 203 mV của mức trễ để chuyển
trạng thái đầu ra.



Tạp âm hệ thống thấp hơn mức trễ sẽ bị gạt.

- Tín hiệu AC ghép tại các đầu vào loại bỏ thành phần một chiều, làm cho bộ
so sánh không cảm nhận trôi mức DC. Sờn lên và sờn xuống chứa thành
phần thay đổi (AC), đợc truyền qua các tụ ghép, làm chuyển trạng thái của
bộ so sánh.
- Bộ so sánh tách các thay đổi (chuyển trạng thái) và chốt sang trạng thái mới.
23. Tại sao đầu ra không đảo của bộ tiền khuếch đại điều khiển đầu vào đảo
của bộ so sánh?

a. Cung cấp trễ mức (quán tính)
b. Tăng các mức DC
c. Để đảo các mức ra của bộ so sánh.
24. Tháo cầu nối giữa D-IN (CH1) và đất. Nối máy phát sóng chuẩn (GEN) tới
jack D-IN và nối CH2 của oscilloscope tới trở R27.

169


25. Điều chỉnh máy phát sóng chuẩn tạo tín hiệu 20KHz, 100 mVp-p, hình
sin. Quan sát tín hiệu này trên CH1 của oscilloscope.

Chú ý: Đầu ra của bộ tiền khuếch đại (CH2) bị xén (xung vuông).

- Bộ lọc RC đợc dùng để giới hạn băng thông của bộ khuếch đại và cải
thiện khả năng chống nhiễu của hệ thống.
- Trở 22 đặt hệ số khuếch đại cố định cho bộ tiền khuếch đại vi sai khoảng
200
- Bộ so sánh chuyển trạng thái khi điện áp chênh lệch đầu vào của nó thay
đổi hơn 203mV
- Bộ tiền khuếch đại làm giảm điện áp thay đổi yêu cầu để chuyển trạng thái
của bộ so sánh và tăng độ nhạy của bộ DIGITAL RECEIVER.

26. Tính độ nhạy của mạch ra bộ thu:
mV
DVin=DVDIFF / AV =
27. Giả sử điện áp ra của bộ tiền khuếch đại không bị xén. Hãy tính sự thay
đổi điện áp ớc tính trên đầu vào vi sai của bộ so sánh với thay đổi mức

170


vào là DVin= 100 mV
DVDIFF = DVin x AV
28. Có phải mức điện áp thực DVDIFF (CH2) lớn hơn so với mức yêu cầu
(203 mV) để chuyển trạng thái của bộ so sánh không?
a. Có

b. Không

29. Đa đầu đo CH1 đến D-OUT và điều chỉnh CH1 về thang đo 2V/Div

30. Đầu ra cắt của bộ tiền khuếch đại (CH2) ảnh hởng bất lợi đến hoạt động
của bộ thu DIGITAL RECEIVER?
a. Đúng

b. Sai

171


Tóm lợc:
- Bộ lọc RC trong mạch thu giới hạn băng thông để cải thiện khả năng

chống nhiễu.
- Mạch ra của bộ thu ANALOG RECEIVER có khả năng điều chỉnh hệ số
khuếch đại để bù các suy hao của hệ thống.
- Các mạch đầu ra của bộ thu tơng tự (ANALOG RECEIVER) và bộ thu số
(DIGITAL RECEIVER) đều đợc ghép ac làm cho chúng không nhạy cảm
với hiện tợng trôi mức dc.
- Mạch ra của bộ thu số sử dụng bộ so sánh điện áp vi sai, kết hợp với trễ
mức (ngỡng).
- Bộ tiền khuếch đại làm tăng độ nhạy của mạch ra của bộ thu số (DIGITAL
RECEIVER).

172


Các câu hỏi kiểm tra:
1. Những phần tử nào xác định giới hạn trên về tần số của mạch ra tơng tự này?

a. 2.2K và 47àF
c. 5K và 330pF
b. 100 và 47àF
d. 100 , 2.2K và 330pF
2. Tại sao hệ số khuếch đại của mạch ra của bộ thu tơng tự (ANALOG
RECEIVER) lại cần phải điều chỉnh đợc?
a. Cải thiện khả năng chống ồn
b. Bù các suy hao công suất hệ thống
c. Đảm bảo phối hợp mức logic
d. Tăng năng lợng quang e
của seri 7400
3. Các trở 15K có tác dụng gì?

a. Giảm hệ số khuếch đại của bộ so sánh
b. Phản hồi âm
c. Ngỡng
d. Ghép AC
4. Bộ khuếch đại MC1733 đợc dùng với mục đích gì?
a. Cung cấp ngỡng (Trễ mức)
b. Giảm ồn
c. Cải thiện độ nhạy
d. Không phải các điều trên
5. Mục đích của mạch ra bộ thu là gì?
a. Cung cấp đầu ra tơng thích với hệ thống.
b. Chuyển đổi quang-điện
c. Chuyển đổi điện-quang
d. Cung cấp khả năng điều chỉnh.

173


174


Kiểm tra chung bài 4
1. Trong phần thu FOR, bộ tách quang là :
a. Một bộ tách xung
b. Không có tổn hao ghép
c. Chuyển đổi quang-điện
d. Có đầu ra tín hiệu điện
2. Một photodiode có công suất vào khoảng 5àW và dòng quang là 25 mA. Độ
nhạy của diode đó là bao nhiêu?
a. 125 mA.àW

b. 20 mA-àW
c. 5 mA/àW
d. 0.2 àW/mA
3. Giảm băng thông của một bộ tách quang :
a. Giảm độ rộng xung
b. Tăng thời gian xuống
c. Giảm thời gian lên
d. Tăng suy hao ghép
4. Cho các tham số của bộ thu quang:
Các tham số của bộ thu quang
Tham số

Min.

Typ.

Max.

Độ nhạy Rp

5.1 mV/àW

7 mV/àW

10.9 mV/àW

NA tơng đơng

0.35

Dia tơng đơng

250àm

Vo DC (e=0)

0.7 V

Tạp âm VNO (e=0)

0.30 mVrms

0.36 mVrms

Tính tạp âm nền cực đại trong bộ thu này:
PN = VNO/Rp =

àW

a. 0.04àW
b. 0.05àW
c. 0.07àW
d. 0.09àW
5. Tính suy hao lệch vùng lõi LOSSUI khi một sợi quang với Dia vùng lõi là
980 àm đợc ghép đến một bộ thu FOR cho ở mục 4.
LOSSUI = 20 lg(Dia1/Dia2) khi Dia1>Dia2
a. 11.9 dB
b. 1.2 dB
c. 5.9 dB
d. 0 dB

6. Mạch ra của bộ thu đợc dùng với mục đích gì?
a. Cung cấp đầu ra phù hợp hệ thống.
b. Phối hợp trở kháng
c. Phối hợp mức
d. Tất cả các điều trên.

175


7. Ghép AC trong mạch ra của bộ thu số làm cho:
a. Ngăn ngừa sự nhận biết xung.
b. Hạn chế đáp ứng tần số cao
c. Loại trừ trôi mức DC
d. Tất cả các điều trên.
8. Bộ tiền khuếch đại trong bộ thu số (DIGITAL RECEIVER) :
a. Có đầu ra phối hợp với seri 7400.
b. Tăng độ nhạy
c. Tăng mức ngỡng
d. Sử dụng phản hồi dơng
9. Bộ so sánh trong bộ thu số (DIGITAL RECEIVER) :
a. Có đầu ra số.
b. Sử dụng phản hồi dơng
c. Cung cấp mức ngỡng
d. Tất cả các điều trên
10. Tại sao các bộ lọc RC đợc sử dụng tại đầu vào của các mạch ra trong các bộ
thu :
a. Tạo ngỡng.
b. Tăng băng thông
c. Giảm ồn
d. Tăng hệ số khuếch đại.

176


Bài 5 các hệ thống thông tin quang.
Mục đích: - Tìm hiểu các phép đo, kiểm tra trên các hệ thống thông tin quang.
- Tính toán dự trữ năng lợng quang cho một liên kết sợi quang.
Bạn sẽ kiểm định các kết quả của bạn bằng các dụng cụ đo nh
oscilloscope, đồng hồ, và các theo dõi trực tiếp.
Kiến thức cơ bản:
Trong chi tiêu ngân quỹ của gia đình bạn, bạn thờng bắt đầu bằng việc thống
kê lơng và các nguồn thu nhập khác của gia đình bạn, và sau đó trừ các chi
phí nh các khoản thuê mớn, các nhu yếu phẩm, các tiện nghi sinh hoạt.
Nếu các chi tiêu của bạn lớn hơn các khoản thu nhập, thì ngân quỹ sẽ bị
thâm hụt, và bạn cần tiến hành các điều chỉnh tơng ứng.
Lý tởng là khi các khoản thu nhập của bạn lớn hơn các khoản chi tiêu.
Trong trờng hợp đó, bạn sẽ có tích lũy vợt trội cho mục đích an toàn hoặc sử
dụng cho các mục đích xa xỉ, đầu t, sửa chữa nhà cửa, cải thiện điều kiện
sống,
Cũng tơng tự nh vậy, ngời thiết kế sử dụng một quỹ công suất quang để
cân đối với tổng công suất quang sử dụng cho hệ thống sợi quang (thu nhập
đối lập với tổng chi phí bởi các thành phần của hệ thống).
Trong một liên kết quang điển hình, một bộ phát có thể đợc nối đến một bộ
thu thông qua hàng loạt các cáp sợi quang đợc mắc nối tiếp nhau.

Có một suy hao công suất quang tơng ứng với từng phần của liên kết đó.
Ví dụ connector thứ nhất có suy hao L1, tiếp đó là đoạn cáp có suy hao L2, và
tiếp tục nh thế.
Công suất ra của bộ phát POUT
trừ tổng suy hao hệ thống L1, L2, L3,

phần còn lại (hiệu) PIN cần lớn hơn hoặc bằng công suất tối thiểu PIN min
yêu cầu bởi bộ thu để đủ khả năng tái chuyển đổi tín hiệu quang. Mức công
suất tối thiểu là Ngỡng thụ cảm của bộ thu.
Hình sau chỉ ra 2 ví dụ về suy hao công suất. Ví dụ A, Phần công suất phụ

177