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使用單電源供電的NRZ到AMI轉換器

2015年06月08日  | Ramachandra Mutagi

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在經過電纜的數位資料傳輸中經常會使用到交替標示反轉 (Alternate mark inversion,AMI)編碼,因為這種編碼沒有直流分量。除此之外,AMI信號的頻寬也要比等效的歸零(return-to-zero ,RZ)碼低。正常情況下,為了產生諸如AMI這樣的雙極波形,需要使用正負兩個電源。另外,雙極波形產生電路可能要用到類比元件。然而,本文並不需要這些要求,只使用一些閘、一個觸發器和單個5V電源就能從NRZ輸入產生AMI波形。


參考圖1,NRZ信號(圖2a)與時鐘一起使用AND1閘選通並產生RZ波形(圖2b)。這個RZ信號隨後連接到作為分頻器的D觸發器時鐘端。接著RZ信號與觸發器的Q和/Q輸出一起進行選通,將AND2和NAND閘輸出端的兩條線上的交變脈衝分開來。在第2條線上使用NAND閘以獲得反相的波形(圖2c)。


圖1:NRZ到AMI轉換器使用單電源產生雙極脈衝。
圖1:NRZ到AMI轉換器使用單電源產生雙極脈衝。

由於NAND的延時要大於AND閘,因此在AND3輸出端使用AND4進行補償(可以根據所用的邏輯系列器件改變)。AND4和NAND閘的輸出驅動75Ω電阻,進而在閘輸出端有效地增加電壓。如果兩個輸出都是高電平,電阻連接處的電壓就是高電平。如果其中一個輸出端是低,另一個是高,電阻連接處的電壓就是高電平的一半。當兩個輸出端都是低電平時,連接處的電壓接近於0V。這樣,在R1和R2連接點的波形就具有了圍繞直流電平的正負脈衝。這個信號通過隔直電容C1後,就能在輸出端得到直流電平為零的真正雙極波形(圖2d)。


圖2:波形:(a)NRZ輸入;(b)AND4輸出;(c)NAND輸出;(d)AMI輸出
圖2:波形:(a)NRZ輸入;(b)AND4輸出;(c)NAND輸出;(d)AMI輸出。

圖2顯示了模擬電路的波形。模擬器可以捕捉到在閘輸出端出現的很小尖峰,不過這些尖峰不會在實際使用中產生問題。所產生的NRZ信號速率是2.048Mb/s。由於使用的是TTL器件和5V電源,因此峰峰信號位準(peak-peak signal level)小於±2.5V。如果需要更高幅度,可以使用具有更高邏輯擺幅的CMOS器件。





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