基于A(yíng)DN2817的光信號速率自動(dòng)識別系統電路設計

隨著(zhù)通信網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，光通信業(yè)務(wù)應用廣泛。承載業(yè)務(wù)速率的準確判別是電路設計中器件選取及網(wǎng)絡(luò )鏈路連接和建立的重要依據。隨著(zhù)信號數據速率的急劇增加，要求高速信號的獲取精度越來(lái)越高，這就需要一種簡(jiǎn)單、準確的識別方法。該設計以ADN2817作為核心器件?；謴鸵烟綔y信號，并判決信息的采取，采用單片機讀取判決信息計算并輸識別結果。

2 ADN2817簡(jiǎn)介

ADN2817是ADI公司生產(chǎn)的一款可將數據速率從12.3 Mb／s～2.7 Gb／s的NRZ數據流中進(jìn)行恢復的時(shí)鐘恢復和數據重定時(shí)反向不歸零器件，可用于光網(wǎng)絡(luò )應用中時(shí)鐘和數據恢復(CDR)，是ADI公司引腳兼容、連續可調速率CDR系列擴展的低功耗產(chǎn)品，廣泛應用于SONET OC-1／OC-3／OC-12、以太網(wǎng)、DTV以及WDM異頻雷達收發(fā)機，并適用于固定速率、多速率和連續調節速率的數據通信和電信應用。ADN2817的光靈敏度比前一代的CDR產(chǎn)品提高1.5 dB；支持2-Wire、I2C外圍通信；串／并轉換器支持8位并行接口到FPGA或數字ASIC；可提供一半的時(shí)鐘速率的雙倍數據速率(DDR)，用于識別輸入信號數據速率的回讀數據速率。

ADN2817還具有以下特點(diǎn)：+3.3 V單電源；功耗低，為650 mW；可編程的LOS監測；鎖相環(huán)失敗告警；工作溫度范圍-40℃～+85℃；儲存溫度范圍-65℃～+150℃：小型5 mm5 mm 32引腳LFCSP芯片級封裝。

3 系統設計

3.1 系統框圖

系統硬件設計主要由光信號探測器、信號放大器、時(shí)鐘和數據恢復電路(CDR)、外圍控制電路4部分構成。系統框圖如圖1所示，其中光信號探測器和信號放大器分別完成信號的光電轉化和信號放大，供CDR做數據源；以ADN2817為核心的CDR電路完成對時(shí)鐘、數據的恢復和時(shí)鐘速率的判別；外圍控制電路通過(guò)對ADN2817的讀寫(xiě)和相應運算獲得信號速率。

輸入光信號經(jīng)過(guò)PIN管接收、O／E轉換后，先經(jīng)預放實(shí)現信號放大，一般輸出PECL電平，再通過(guò)PECL-CML電平轉換后，信號輸入至ADN2817。參考時(shí)鐘的精度要求在100 ppm以?xún)取?/P>

3.2 接口匹配電路

由于A(yíng)DN2817的輸入電平是CML電平，而經(jīng)預放的電平是PECL電平，因此，接口之間需要電平轉換，阻抗匹配尤為重要，如圖2所示。

3.3 時(shí)鐘數據恢復電路

ADN2817的應用電路如圖3所示，其中，外圍電路包括電源濾波、告警門(mén)限調節、環(huán)路濾波電容。外同電路簡(jiǎn)單，無(wú)須過(guò)多調節。限幅放大器內部集成功率檢測器，LOS輸出用于指示輸入功率是否跌落到監測門(mén)限以下。若檢測到低于監測門(mén)限，則系統指示無(wú)光告警。RTH變阻器可調整信號無(wú)光告警的監測范圍。CF1和CF2引腳間的濾波電容，要求其容量不能超出0.417μF20％，且絕緣電阻應大于300 MΩ。ADN2817的內部參數通過(guò)外接微處理器，經(jīng)I2C控制口進(jìn)行配置，輸人數據、輸出數據、輸出時(shí)鐘的線(xiàn)路阻抗為50 Ω。另外，ADN2817的背面中心有裸露焊盤(pán)供散熱使用，電路板布局時(shí)可作熱焊盤(pán)，由過(guò)孔接地。

4 系統軟件設計

4.1 內存地址分配

ADN2817內置兩個(gè)8位受控地址用于讀、寫(xiě)操作。其地址分配方式及初始化值如圖4所示，讀、寫(xiě)命令字節設置如圖5、圖6所示。

4.2 數據讀取及計算方法

當外部單片機控制ADN2817內存時(shí)，首先單片機發(fā)送一個(gè)通信建立信號，指示后面為數據串。ADN2817以MSB到LSB的順序向單片機輸出數據。單片機接收并判斷數據是否傳送完畢。數據傳送結束后，ADN2817復位等待接收后續命令。

計算信號的速率：

其中，FREQ[22：0]由FREQ2[6：0](MSB)，FREQ1[7：0]，FREQ0[7：0](LSB)構成；

fDATARATE是信號速率(b／s)；fREFCLK是REFCLK(參考時(shí)鐘)頻率(Hz)；SEL_RATE是由CTRLA[7：6]設置，其值根據REFCLK由用戶(hù)設定。

4.3 程序設計流程圖

目前單片機C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)比較流行，因此建議使用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)單片機程序。圖7為信號速率判別程序流程圖。

5 結束語(yǔ)

基于ADN2817的光信號速率自動(dòng)識別系統精度高、穩定可靠，實(shí)現小型化、攜帶方便，且功耗低，成本小，穩定性高，抗干擾能力強。