通过光纤传输USB信号的电路设计及应用

　　【导读】本文涉及光纤通信接口电路，特别涉及一种通过光纤传输USB（通用串行总线）信号的电路。本文的电路将USB（通用串行总线）信号D+、D-的三种状态转换为发射激光的三种强度全亮、半亮、暗，并且通过光纤传输到对方激光接收器再通过相应电路恢复D+、D-的三种状态。激光接收器电路的输出信号之一触发单稳延时电路来控制D+、D-与激光发射电路、激光接收电路的通与断。

　　由于目前计算机的USB信号使用电缆传输，所以通信距离难以延长，一般不超过30米。本文的方案克服了现有电缆传输USB信号距离短的缺点，从而提供一种通过光纤传输USB信号的电路，使USB的通信距离增加到几十千米。

　　1实现原理

　　本方案是一种通过光纤传输USB信号的电路，成对使用，通过光的强度的三个等级（全亮、半亮、暗）分别代表USB数据线的三种状态，当光的强度为最低时（暗）代表USB数据线的闲置状态。先发送USB信号的一方由于其USB的数据状态先改变，其状态的改变通过光纤传输到对方电路的接收电路产生一个下降沿（或者上升沿）触发一个单稳电路，此单稳电路的输出控制USB信号的“收/发”允许。先发送USB信号的一方由于其USB的数据状态先改变，其状态的改变通过光纤传输到对方电路的接收电路产生一个下降沿（或者上升沿）触发一个单稳电路，此单稳电路的延时时间为USB传输一帧数据的时间。

　　2具体实现方法

　　2.1将USB信号（D+、D—）转换为光纤传输信号

　　图1为将USB信号（D+、D-）转换为光纤传输信号——激光的框图。USB信号检测电路（1）将D+和D-变换为“或”门输出DOR1和差分比较器输出RCV1。一双可控三态缓冲器（2）通过控制端EN来控制逻辑“通”与“端”。当EN=“0”时，DOR=DOR1、RCV=RCV1。而当EN=“1”时，DOR和RCV为高阻状态。激光发射驱动电路（3）将DOR和RCV转换为三种激光强度（亮、半亮、暗）。激光接收电路（4）将接收到的三种激光强度（亮、半亮、暗）恢复为D+和D-的三种状态。激光接收电路（4）的输出之一H的状态变化触发单稳延时电路（5）。单稳延时电路（5）的输出EN平时（即USB信号处于闲置状态时）为“0”，当其输入H有下降延（即由“1”变为“0”）时输出EN由“0”变为“1”并且保持为“1”大约1000us，然后恢复为“0”。另一双可控三态缓冲器（2）通过控制端EN来控制来控制逻辑“通”与“断”，当EN=“1”时，VP=H、VM=L，而当EN=“0”时输出VP、VM为高阻状态。