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一种通过光纤传输USB信号的电路

技术领域
本实用新型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。
背景技术
目前计算机的USB信号由于使用电缆传输，所以通信距离难以延长，一般不超过30米。
发明内容
本实用新型的目的为了克服现有电缆传输USB信号距离短的缺点，而提供一种通过光纤传输USB信号的电路，光纤通信可以使USB的通信距离增加到几十千米。
　　本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种通过光纤传输USB信号的电路，包括USB信号检测电路(1)、双可控三态缓冲器(2)、逻辑电路、激光发射驱动电路（3）、激光接收电路（4），其特征在于USB信号检测电路(1)输出端与一双可控三态缓冲器(2)输入端连接，并通过逻辑电路控制激光发射驱动电路（3）将DOR和RCV转换为三种激光强度为全亮、半亮、暗，激光接收电路（4）输出端与另一双可控三态缓冲器(2)输入端连接，并通过逻辑电路控制激光接收电路（4）将接收到的三种激光强度恢复为D+和D—的三种状态全亮、半亮、暗，双可控三态缓冲器(2)输出端与USB信号检测电路(1)的输入端连接，两个双可控三态缓冲器(2)之间用导线相连。
为了单稳电路的输出控制USB信号的“收/发”允许及单稳电路的延时时间为USB传输一帧数据的时间，在激光接收电路（4）输出端与两个双可控三态缓冲器(2)之间串联一单稳延时电路（5）。
　　本实用新型一种通过光纤传输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。本实用新型用光纤传输USB信号，可以使USB的通信距离增加到几十千米。
附图说明

图1为将USB信号（D+、D—）转换为光纤传输信号——激光的框图。
图2为将USB信号转换为便于光纤传输的电路图。
具体实施方式
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。
图2为将USB信号转换为便于光纤传输的电路图。假设USB为全速状态（12M），此时D+通过大约1.5KΩ的电阻接+5V电源。平时USB信号处于闲置（Idle）状态，此时D+为“1”（高电平，大约3至5V），D—为逻辑“0”（低电平，大约0至1.4V）。IC1为“或”门。IC2、IC4、IC5和IC6为可控三态缓冲器。其中，IC2和IC4是当其控制信号EN为“0”时导通的，而IC5和IC6是当其控制信号EN为“1”时导通的。由于IC2和IC4在不导通时（即EN为“1”时）输出为高阻状态，所以在IC2的输出端加了上拉电阻R1、在IC4的输出端加了上拉电阻R2。IC3、IC10和IC11是比较器。IC7是单稳触发电路由输入端（信号VP）下降沿触发，输出EN平时为“0”。当IC7的输入端出现一个下降沿时，其输出端将出现一个持续时间大约1000us的“1”状态，然后恢复为“0”。IC7的输出信号EN通过控制IC2、IC4、IC5和IC6来控D+、D—的“收/发”状态。由于EN平时为“0”，所以平时允许接收D+和D—（IC2、IC4导通），而禁止发送信号到D+和D—上（IC5和IC6输出为高阻态）。IC8是一个复合逻辑电路，其输入、输出以及激光发射二极管的激光强度关系如表1：
表1
输 入 输 出
RCV DOR A B 光 强
X 0 1 0 半亮
0 1 1 1 全亮
1 1 0 0 暗
（表格中的X表示任意状态，即：1或者0均可）
　　IC8的输出A和B是具有足够电流驱动能力的电压，通过电阻R3和R4送给激光发射二极管IC12。激光发射二极管IC12的输出激光强度大致正比于输入电流。当A和B同时为“1”时，通过激光发射二极管的电流最大，所以此时激光强度状态称为“全亮”。当A为“1”、B为“0”时，电流只有大约一半，此时激光强度状态为“半亮”。当A为“0”、B为“0”时，电流为0，此时激光强度状态为“暗”。IC13为激光接收器。由于本专利描述的电路是需要成对使用的，即在相互通信的两个USB口各加一个USB转光纤的本电路，所以IC13激光接收器接对方电路的激光发射二极管的激光（通过光纤）。IC13接收激光，IC13的输出为与接收到的激光的强度大致成正比的电压。无接收激光时（即对方发射的激光强度为“暗”），IC13的输出V0大约为0。由于比较器IC10、IC11的负端输入电压都大于0，所以IC10和IC11的输出的逻辑状态均为“0”，即H=“0”且L=“0”。当对方激光发射强度为“全亮”时，IC13的输出电压比V1和V2都大（V1、V2的值都可通过调节电阻R5、R6和R7的值得到），所以IC10、IC11的输出的逻辑状态为H=“1”且L=“1”。当对方激光发射强度为“半亮”时，IC13的输出电压比V1大而比V2小（V1、V2的值都可通过调节电阻R5、R6和R7的值得到），所以IC10、IC11的输出的逻辑状态为H=“0”且L=“1”。IC9是一个复合逻辑电路，其输入与输出以及接收激光强度的关系如表2。
表2
输 入 输 出
光 强 H L VP VM
半亮 0 1 0 0 <