光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命，它是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。由于光纖作為傳輸媒介具有傳輸頻帶寬、通信 容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細、重量輕；絕緣、抗電磁干擾性能強；還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等 優點。在不同的領域被廣泛應用，主要用于市話中繼線、長途干線、全球通信網、各國的公共電信網；還用于高質量彩色的電視傳輸、工業生產現場監視和調度、交 通監視控制指揮、城鎮有線電視網、共用天線系統，光纖局域網和其他如在飛機內、飛船內、艦艇內、礦井下、電力部門、軍事及有腐蝕和有輻射等中使用。而光端 機作為整個光纖通信系統的一部分，起著重要的作用，它的性能、發展對整個系統的性能和發展都有很大的影響。目前市面上已有許多現成的光端機，一般都比較復 雜，而且價格不菲，不適合低成本設備使用。本文提出了一種實用光端機的設計方案，方法簡單，易于實現，具有較高的性價比。
1 系統總體設計
本次設計的光端機能夠實現TTL／E1、RS232、RS422 3類信號經光纖信道傳送，傳送距離達50 m以上。系統的原理框圖如圖1所示。
TTL／E1信號直接送給通道選擇模塊；RS232信號和RS422信號分別由電平轉換電路轉換為TTL電平之后送給通道選擇模塊。由通道選擇模塊根據要 傳送的信號類型選擇相應信號，經放大電路放大后，由電光轉換電路轉換為光信號，經光纖傳送到接收端。在接收端，由光電轉換電路將光信號轉換為電信 號，TTL／E1信號直接輸出，對于RS232信號和RS422信號經電平轉換之后輸出。
2 單元電路設計
2．1 RS232與RS422電平轉換電路
對于RS232信號和RS422信號都需要經過電平調理之后才能進入傳輸通道。RS232信號電平轉換電路采用MAX232，RS422信號電平轉換電路使用MAX485。
2．1．1 MAX232及電路設計
MAX232是MAXIM公司特別為滿足EIM／TEA232E的標準而設計的，具有功耗低、工作電源為單電源+5 V，外接電容僅為O．1或1μF，采用雙列直插封裝形式，接收器輸出為三態TTL／CMOS等優越性，為雙組RS232接收發送器，波特率高，價格低，可 在一般需要串行通信的系統中使用，使用簡單方便。MAX232主要由3部分組成：電壓倍增器、RS232接收器、RS232發送器，其內部結構如圖 2(a)所示，具體電路設計如圖2(b)所示。
在上述電路中，接收到的RS232信號由MAX232的14引腳輸入，轉換為TTL電平后由12腳輸出；經信道傳過來的RS232信號類型的TTL電平由MAX232的11腳輸入，電平轉換后由14腳輸出。完成了RS232與TTL電平之間的轉換。
2．1．2 MAX485及電路設計
Maxim公司的芯片接口MAX485。采用單一電源+5 V工作，額定電流為300μA，采用半雙工通訊方式，它完成將TTL電平與RS422電平之間的轉換。MAX485內部結構如圖3(a)所示，具體的電路設計如圖3(b)所示。
要通過光端機傳送的RS422信號由U2 MAX485的6、7引腳輸入，電平轉換為TTL之后由1引腳輸出；從信道傳過來的RS422類信號的TTL電平由U3 MAX485的4引腳輸入，經過電平轉換為RS422信號由6、7引腳輸出。
2．2 通道選擇電路設計
通道選擇的作用是根據要傳送的信號類型實現信號選擇。通用陣列邏輯GAL(Generic Array Logic)器件是一種高性能的PLD產品，具有結構靈活、可靠性高、集成度高，可擦除及輸出邏輯可組態的特點。GAL器件的邏輯功能可由用戶自行配置， 通過軟件的靈活設計，由微機驅動編程工具方便地對GAL進行編程，特別適于新產品開發或小批量生產。GAL產品分為普通型、通用型、異步型、FPLA型和 在線可編程型5個系
列。常見基本類型包括16V8、20V8、39V8和ISPl6Z8等。在該單元電路中選用可編程邏輯器件GAL16V8，基于該器件具體的硬件電路設計如圖4所示。
輸入的3類信號由GALl6V8的5、6、7引腳輸入，傳送信號由按鍵對應選擇，當按動按鍵時可逐一選擇一類信號，選擇的傳送信號類型由對應的指示燈指 示：D1(紅燈)亮時，選擇E1／TTL通道；D2(黃燈)亮時，選擇RS232通道；D3(綠燈)亮時，選擇RS422通道。傳送的信號由芯片的15腳 輸出。
2．3 電光、光電轉換電路設計
電光、光電轉換采用在工業生產中廣泛使用的標準元器件，采用Agilent技術生產的HFBR系列。推薦的標準型號光纖是1 mmPOF塑料光纖，既經濟又便于使用。光電轉換發射器選用HFBRl528，它是由一個具有650 nm波長的發光二極管組合而成。強光輸出的能量可以使能塑料光纖和硬包層石英光纖。通過簡單的驅動回路，發射器可以達到10 MHz的波特率。驅動電路如圖5(a)所示；電光轉換接收器選用HFBR2528：由一個硅引腳的光電二極管和產生邏輯兼容輸出的數字集成電路組成。集成 電路包括一個特殊電路，用來在一個長等待周期之后校正首位脈沖寬度失真，在帶有低的脈沖寬度失真下以任意數據模式從低速到1O MHz波特率運行，接收器的輸出是一個與TTL和CMOS邏輯兼容的“推挽級”。電路如圖5(b)所示。
2．4 系統原理圖
完成各單元電路設計以后，按照系統原理框圖就形成如圖6所示的系統原理圖。
輸入的信號RS232、RS422經過電平轉換為TTL電平，分別送到U4的6、7引腳輸入；E1／TTL信號不需要電平轉換送到U4的5引腳，輸入的3 路信號經選擇電路U4選擇一路后由GAL16V8的15引腳輸出，并且相應的指示燈變亮，信號經過放大送HFBR-1528電光轉換為光信號經塑料光纖傳 送，到接收端由HFBR-2528將光信號轉換為電信號由1引腳輸出，若傳送的是RS232、RS422信號，再分別經過電平轉換從相應的輸出端輸出，若 傳送的是E1／TTL信號直接輸出。
3 結束語
采用安捷倫公司的LED組件光發送模塊HFBR-1528和光接收模塊HFBR-2528，以可編程邏輯器件GAL16V8為核心器件實現了一種簡易實用 光端機的設計。該系統在工業綜合測試現場或在有強電信號干擾的環境下，需要傳送不同類型信號時使用優勢明顯，作為一般的電信號傳輸線路也完全可以。經過具 體的應用測試對于TTL信號、RS232信號、RS422信號傳輸距離可達50 m以上，信號的損傷很小，有一定的傳輸時延。