如何使用單電源供電的NRZ到AMI轉(zhuǎn)換器

在經(jīng)過(guò)電纜的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中經(jīng)常使用交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn)(AMI)編碼，因?yàn)檫@種編碼沒(méi)有直流分量。除此之外，AMI信號(hào)的帶寬也要比等效的歸零(RZ)碼低。正常情況下，為了產(chǎn)生諸如AMI這樣的雙極波形，需要使用正負(fù)兩個(gè)電源。

在經(jīng)過(guò)電纜的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸中經(jīng)常使用交替?zhèn)魈?hào)反轉(zhuǎn)(AMI)編碼，因?yàn)檫@種編碼沒(méi)有直流分量。除此之外，AMI信號(hào)的帶寬也要比等效的歸零(RZ)碼低。正常情況下，為了產(chǎn)生諸如AMI這樣的雙極波形，需要使用正負(fù)兩個(gè)電源。另外，雙極波形產(chǎn)生電路可能要用到模擬元件。然而，本設(shè)計(jì)實(shí)例取消了所有這些要求，只使用一些門、一個(gè)觸發(fā)器和單個(gè)5V電源就能從NRZ輸入產(chǎn)生AMI波形。
參考圖1，NRZ信號(hào)(圖2a)與時(shí)鐘一起使用AND1門選通并產(chǎn)生RZ波形(圖2b)。這個(gè)RZ信號(hào)隨后連接到作為分頻器的D觸發(fā)器時(shí)鐘端。接著RZ信號(hào)與觸發(fā)器的Q和/Q輸出一起進(jìn)行選通，將AND2和NAND門輸出端的兩條線上的交變脈沖分開(kāi)來(lái)。在第2條線上使用NAND門以獲得反相的波形(圖2c)。

圖1：NRZ到AMI轉(zhuǎn)換器使用單電源產(chǎn)生雙極脈沖。

由于NAND的延時(shí)要大于AND門，因此在AND3輸出端使用AND4進(jìn)行補(bǔ)償(可以根據(jù)所用的邏輯系列器件改變)。AND4和NAND門的輸出驅(qū)動(dòng)75Ω電阻，進(jìn)而在門輸出端有效地增加電壓。如果兩個(gè)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(gè)輸出端是低，另一個(gè)是高，電阻連接處的電壓就是半高電平。當(dāng)兩個(gè)輸出端都是低電平時(shí)，連接處的電壓接近于0V。這樣，在R1和R2連接點(diǎn)的波形就具有了圍繞直流電平的正負(fù)脈沖。這個(gè)信號(hào)通過(guò)隔直電容C1后，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顯示了仿真電路的波形。仿真器可以捕捉到在門輸出端出現(xiàn)的很小尖峰，不過(guò)這些尖峰不會(huì)在實(shí)際使用中產(chǎn)生問(wèn)題。所產(chǎn)生的NRZ信號(hào)速率是2.048Mb/s。由于使用的是TTL器件和5V電源，因此峰峰信號(hào)電平小于±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。