design media converter board

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬBỘ MÔN VIỄN THÔNG

---------------o0o---------------

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ MẠCH CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU

QUANG-ĐIỆN TỐC ĐỘ CAO

GVHD: TS. PHẠM QUANG THÁI

THS.NGUYỄN HỒNG SƠN

SVTH: TRẦN THẾ MẠNH

MSSV: 40901533

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2013

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc.

-----✩----- -----✩----- Số: ______ /BKĐT

Khoa: Điện – Điện tử Bộ Môn: Điện Tử

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

1. HỌ VÀ TÊN: TRẦN THẾ MẠNH MSSV: 40901533

2. NGÀNH: ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG LỚP : DD09DV456

3. Đề tài: THIẾT KẾ MẠCH CHUYỂN ĐỔI TÍN HIỆU QUANG –ĐIỆN TỐC ĐỘ CAO.

4. Nhiệm vụ (Yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):

Tìm hiểu về các linh kiện quang,các transceiver, các IC. Nghiên cứu kĩ thuật chuyển đổi tín hiệu quang điện, tiến hành thiết kế một thiết bị quang hoàn thiện sử dụng phần mềm thiết kế Altium Designer phiên bản 10 để tạo mạch PCB dựa trên công nghệ mạch dán mới SMT. Đồng thời đề xuất các phương pháp khử nhiễu và ứng dụng nó trong thiết kế mạch PCB. Sau khi thực hiện phần cứng tiến hành đo đạc kiểm tra nhiễu, tốc độ, độ rung pha, tỉ lệ lỗi datagrams bằng dao động kí, POM, VOM, phần mềm kiểm mạng tra i-perf.

5. Ngày giao nhiệm vụ luận văn: ...............................

6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: ...................................

7. Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

................................................................. .....................................

................................................................. .....................................

Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ Môn.

Tp.HCM, ngày…... tháng….. năm 20CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:Người duyệt (chấm sơ bộ):.......................Đơn vị:......................................................Ngày bảo vệ : ...........................................Điểm tổng kết: .........................................Nơi lưu trữ luận văn: ...............................

Lời cảm ơn

LỜI CẢM ƠN

Sau khoảng thời gian được học tập và rèn luyện tại trường Đại Học Bách Khoa

TP.HCM, dưới sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong các phòng khoa, nay em đã gần kết

thúc khoá học, đang trong giai đoạn hoàn thành luận văn tốt nghiệp và sắp sửa trở thành một

người kỹ sư điện tử viễn thông có thể góp sức xây dựng cho sự phát triển xã hội, đất nước. Để

được như ngày hôm nay em vô cùng biết ơn tất cả các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã

tận tình giảng dạy, hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em trong

khoảng thời gian được học tập, rèn luyện tại trường. Cám ơn thầy TS.Phạm Quang Thái và

thầy Ths. Nguyễn Hồng Sơn đã tận tình định hướng, giúp đỡ và trực tiếp chỉ dạy em rất nhiều

trong suốt quá trình thực hiện hai đồ án 1,2 và luận văn tốt nghiệp. Cám ơn các anh chị em

sinh viên các khoá đã cùng em học tập và chia sẻ kiến thức tiếp thu trong quá trình theo học

tại trường. Đồng thời chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn đến cha mẹ, anh chị, bạn bè những

người luôn đứng bên cạnh em để động viên, an ủi, ủng hộ về vật chất lẫn tinh thần trong suốt

khoảng thời gian qua.

Với lòng biết ơn chân thành, em xin gởi lời chúc sức khoẻ và những gì tốt đẹp nhất đến

các thầy cô trong khoa, trong nhà trường, những bậc cha mẹ, anh chị đáng kính và toàn thể

các bạn bè hiện đang còn học hoặc không còn học tại trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm . Trần Thế Mạnh

i

Luận văn tốt nghiệp

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Ngày nay, khi mà nhu cầu giải trí của con người ngày càng tăng cao thì các đường

truyền với tốc độ thấp không còn đáp ứng đủ những ứng dụng hiện đại. Khi đó, công nghệ

truyền dẫn bằng cáp quang ra đời đã mở ra một lối đi mới đầy triển vọng trong ngành truyền

dẫn. Tuy nhiên việc nghiên cứu về lĩnh vực truyền dẫn bằng cáp quang vẫn còn khá mới mẻ,

nhất là về các thiết bị truyền dẫn quang.

Đề tài” thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu quang-điện tốc độ cao” có mục đích nhằm

tạo ra một thiết bị quang nhằm hiện thực hóa việc truyền dữ liệu bằng cáp quang với tốc độ

cao. Thông qua đề tài này, người viết đã trình bày những hiểu biết của mình qua quá trình tìm

hiểu về mạng quang tốc độ 100Mbps, trình bày cấu trúc và hoạt động của các thiết bị quang,

trình bày các kiến thức khử nhiễu trong thiết kế PCB tốc độ cao, các kiến thức thiết kế mạch

dán công nghệ mới SMT . Cuối cùng là đưa ra các phương pháp kiểm tra tốc độ, độ ổn định,

tỉ lệ lỗi datagram, nhiễu, công suất phát quang nhằm tạo ra một sản phẩm hoàn thiện.

ii


MỤC LỤC

1. GIỚI THIỆU.......................................................................................................1

1.1. Tổng quan..........................................................................................................1

1.2. Mục đích nghiên cứu.........................................................................................2

1.3. Phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu.............................................3

1.4. Đóng góp của luận văn......................................................................................3

2. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU.....................4

2.1. Giới thiệu các chuẩn tín hiệu 802.3 của IEEE.................................................4

2.1.1. Chuẩn 10BASE-T.......................................................................................4

2.1.2. Chuẩn 100BASE-TX..................................................................................5

2.1.3. Chuẩn 100BASE-FX..................................................................................8

2.1.4. Chuẩn FDDI (Fiber Distributed Data Interface).......................................10

2.1.5. Các loại mã hóa thường dùng...................................................................15

2.2. Giao tiếp MII, RMII và GMII.........................................................................20

2.2.1. MII (Media Independent Interface)..........................................................20

2.2.2. RMII (Reduce Media Independent Interface)...........................................22

2.2.3. GMII (Gigabit Media Independent Interface)...........................................24

2.3. Tổng quan về các linh kiện.............................................................................25

2.3.1. Linh kiện để giao tiếp với cáp UTP CAT-5 ( Ethernet transceiver).........25

2.3.2. Linh kiện để giao tiếp với cáp quang( Optic transceiver).........................27

2.3.3. IC xử lý quang trung tâm..........................................................................32

2.4. Nhiễu trong thiết kế PCB................................................................................37

2.4.1. Nhiễu trong thiết kế mạch điện tử tốc độ cao...........................................37

2.4.2. Tại sao phải thiết kế chống nhiễu trước?..................................................38

2.4.3. Các loại nhiễu cần quan tâm trong thiết kế PCB......................................38

2.4.4. Các phương pháp khắc phục nhiễu trong thiết kế PCB............................41

iii


3. THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG.................................................44

3.1. Yêu cầu thiết kế...............................................................................................44

3.2. Phân tích..........................................................................................................46

3.2.1. Lựa chọn Ethernet transceiver..................................................................46

3.2.2. Lựa chọn Optic transceiver.......................................................................47

3.2.3. Lựa chọn IC quang xử lý trung tâm..........................................................49

3.3. Sơ đồ khối tổng quát của mạch media converter luận văn..............................56

3.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý kết hợp các phương pháp lọc nhiễu........................60

3.4.1. Khối Optic transceiver OCM-3511...........................................................61

3.4.2. Khối Ethernet transceiver HR911102A....................................................68

3.4.3. Khối IC quang xử lý trung tâm.................................................................70

3.4.4. Khối cấp nguồn.........................................................................................71

3.4.5. Khối công tắc điều khiển chính................................................................73

3.4.6. Khối LED báo hiệu...................................................................................74

3.4.7. Khối tạo dao động thạch anh....................................................................75

3.5. Vẽ mạch dán SMT của media converter bằng phần mềm Altium..................76

3.6. Kết quả kiểm tra đo đạc...................................................................................81

3.6.1. Kiểm tra mức công suất phát quang của optic transceiver.......................81

3.6.2. Xây dựng mô hình để kiểm tra tốc độ, độ rung và tỉ lệ lỗi datagrams......85

3.7. Đánh giá..........................................................................................................92

4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.......................................................93

4.1. Kết luận...........................................................................................................93

4.2. Hướng phát triển.............................................................................................94

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................95

6. Phụ lục................................................................................................................96

Sơ đồ nguyên lý toàn mạch chi tiết...........................................................................96

iv


DANH SÁCH HÌNH MINH HỌA

Hình 1.1 Sơ đồ minh họa việc sử dụng media converter................................................1

Hình 1.2 Sơ đồ khối tạo thành một bộ media converter.................................................2

Hình 2.1Sợi cáp xoắn UTP-5 [3]....................................................................................4

Hình 2.2 Dạng sóng được mã hóa Manchester trên đường truyền chuẩn 10BASE-T....5

Hình 2.3 Mã đường dây MTL-3[5].................................................................................6

Hình 2.4 Kiểu đấu dây T568A và T568B [3].................................................................6

Hình 2.5 Kiểu đấu dây của chuẩn 10/100BASE-T [3]...................................................7

Hình 2.6 Kiểu mã hóa NRZ-I.........................................................................................9

Hình 2.7 Các đầu nối cáp quang chuẩn 100BASE-FX.................................................10

Hình 2.8 Quan hệ giữa các đặc tả FDDI với mô hình OSI...........................................11

Hình 2.9 Môi trường tryền là cáp quang của FDDI......................................................12

Hình 2.10 Cấu hình mạng FDDI điển hình...................................................................13

Hình 2.11 Các cổng DAS kết nối tới vòng chính và vòng thứ hai của FDDI...............14

Hình 2.12 Cấu trúc hub/tree của FDDI.........................................................................14

Hình 2.13 Trung tâm máy tính của FDDI.....................................................................15

Hình 2.14 Mã NRZ.......................................................................................................16

Hình 2.15 Mã NRZI......................................................................................................17

Hình 2.16 Từ điển mã 4B5B.........................................................................................18

Hình 2.17 Mã hóa Manchester......................................................................................19

Hình 2.18 Mã hóa MTL-3.............................................................................................19

Hình 2.19 MII connector...............................................................................................20

Hình 2.20 Giao tiếp MII................................................................................................21

Hình 2.21 Giao tiếp RMII.............................................................................................23

Hình 2.22 Cuộn dây filter và đầu nối RJ-45.................................................................25

Hình 2.23 Socket HR911102A với cổng RJ-45 của HanRun.......................................26

v


Hình 2.24 Mô hình giao tiếp cổng Ethernet..................................................................26

Hình 2.25 Hình ảnh thực tế của một Optic Fiber 1X9..................................................27

Hình 2.26 Sơ đồ khối của bộ transceiver 1X9 PECL...................................................28

Hình 2.27 Hình ảnh thực tế transceiver SFP.................................................................29

Hình 2.28 Hình ảnh thực tế của transceiver XFP.........................................................30

Hình 2.29 Hình ảnh thực tế của GBIC transceiver.......................................................30

Hình 2.30 Hình ảnh thực tế của transceiver Xenpak....................................................31

Hình 2.31 Hình ảnh thực tế của transceiver X2............................................................31

Hình 2.32 Sơ đồ khối của IC KS8721BL [16]..............................................................32

Hình 2.33 Sơ đồ khối thiết kế media converter với IC KS8721BL..............................33

Hình 2.34 Sơ đồ khối của IC DM9301FP[17]..............................................................33

Hình 2.35 Sơ đồ chân của IP113F................................................................................35

Hình 2.36 Sơ đồ khối của IP113F.................................................................................36

Hình 2.37 Sơ đồ ứng dụng media converter của IP113F..............................................37

Hình 2.38 Kết hợp cả khử Radiation noise và Reception noise....................................38

Hình 2.39 Mạch in PCB................................................................................................38

Hình 2.40 Sự tồn tại của các tụ ẩn và cuộn cảm ẩn trong một mạch PCB...................39

Hình 2.41 Nhiễu làm biến dạng tín hiệu.......................................................................39

Hình 2.42 Nhiễu do nguồn không ổn định....................................................................39

Hình 2.43 Ảnh hưởng của tín hiệu A lên tín hiệu B.....................................................40

Hình 2.44 Lựa chọn kiểu đóng gói QFP thay vì DIP....................................................41

Hình 2.45 Chọn IC đã tích hợp single chip...................................................................41

Hình 2.46 Khử nhiễu cho bộ dao động.........................................................................42

Hình 2.47 Chọn nguồn thích hợp..................................................................................42

Hình 2.48 Sơ đồ bộ lọc nhiễu LC.................................................................................42

Hình 2.49 Đáp ứng trở kháng của tụ điện 10pF............................................................43

Hình 2.50 Đáp ứng trở kháng của tụ điện với các giá trị tần số khác nhau..................43

vi


Hình 3.1 Cáp UTP Cat-5 với đầu nối RJ-45.................................................................45

Hình 3.2 Cáp quang sợi đơn mode với đầu nối SC.......................................................45

Hình 3.3 Module Ethernet board..................................................................................47

Hình 3.4 Sơ đồ các chân của OCM-3511.....................................................................48

Hình 3.5 Hình ảnh thực tế của OCM-3511...................................................................49

Hình 3.6 Hình thực tế của IP113..................................................................................50

Hình 3.7 Sơ đồ chân của IP113F [20]...........................................................................51

Hình 3.8 Sơ đồ khối thiết kế media converter..............................................................56

Hình 3.9 Sơ đồ khối của OCM-3511............................................................................57

Hình 3.10 Sơ đồ khối bên trong IP113.........................................................................58

Hình 3.11 Sơ đồ khối giao diện xử lý tín hiệu quang [16]...........................................58

Hình 3.12 Sơ đồ khối giao diện xử lý tín hiệu điện......................................................59

Hình 3.13 Bên trong một transceiver HR911102A......................................................60

Hình 3.14 Sơ đồ gợi ý của nhà sản xuất [19]................................................................61

Hình 3.15 Thiết kế sau khi cải thiện của phần giao tiếp optic transceiver...................62

Hình 3.16 Phân áp cho dây SD để phù hợp giao tiếp với IC........................................62

Hình 3.17 Kéo trở lên cho hai dây TD+/-.....................................................................63

Hình 3.18 Chức năng cách ly DC của tụ coupling........................................................64

Hình 3.19 Tín hiệu kiểm tra đo được tại chân TD+/-...................................................65

Hình 3.20 Kéo trở lên cho hai dây RD+/-.....................................................................66

Hình 3.21 Dạng tín hiệu kiểm tra đo được trên chân RD+/-........................................66

Hình 3.22 Ý nghĩa của việc truyền tín hiệu vi sai.........................................................67

Hình 3.23 Ổn định nguồn cho transceiver optic...........................................................67

Hình 3.24 Mạch sau khi thiết kế bằng Altium designer của optic transceiver.............68

Hình 3.25 Sơ đồ nguyên lý của board Ethernet [21]....................................................69

Hình 3.26 Tín hiệu kiểm tra đo được trên các chân TD+/-...........................................69

Hình 3.27 Sơ đồ nguyên lý khối IC..............................................................................70

vii


Hình 3.28 Bố trí tụ lọc nhiễu gần xung quanh IC.........................................................71

Hình 3.29 IC ổn áp LM1117 2.5 được dùng làm nguồn chính cho mạch luận văn......71

Hình 3.30 Sơ đồ nối chân của LM1117 để tạo áp 2.5V................................................72

Hình 3.31 Sơ đồ nguyên lý của khối nguồn..................................................................72

Hình 3.32 Sơ đồ nguyên lý khối công tắc điều khiển chính.........................................73

Hình 3.33 DIP Switch 10..............................................................................................74

Hình 3.34 Sơ đồ nguyên lý của khối LED....................................................................74

Hình 3.35 Sơ đồ nguyên lý khối tạo dao động thạch anh.............................................75

Hình 3.36 Bố trí thạch anh gần IC cùng các tụ lọc.......................................................76

Hình 3.37 Dạng sóng đo được trên chân thạch anh......................................................76

Hình 3.38 Altium Designer...........................................................................................78

Hình 3.39 Sơ đồ nguyên lý khối trung tâm...................................................................79

Hình 3.40 Mạch in PCB hai lớp SMT của phần trung tâm...........................................80

Hình 3.41 Mạch sau khi hoàn thành.............................................................................81

Hình 3.42 Thiết bị optical power meter........................................................................82

Hình 3.43 Cáp quang đơn mode...................................................................................82

Hình 3.44 Board media converter sau khi hoàn thành..................................................83

Hình 3.45 Bộ suy hao quang 10dB...............................................................................83

Hình 3.46 Đo mức công suất phát quang bằng POM...................................................84

Hình 3.47 Đo mức công suất phát quang sau khi gắn bộ suy hao................................84

Hình 3.48 Mô hình kết nối để kiểm tra băng thông và độ rung....................................85

Hình 3.49 Giao diện phần mềm J-perf 2.0 của máy được chọn làm sever...................86

Hình 3.50 Giao diện phần mềm J-perf của máy được chọn làm client.........................86

Hình 3.51 Băng thông client.........................................................................................87

Hình 3.52 Kết quả đo tốc độ và độ rung tại máy chủ server.........................................89

Hình 3.53 Sơ đồ kết nối vào internet thực tế để kiểm tra.............................................91

Hình 3.54 Giao diện của ứng dụng speedtest.net..........................................................92

viii


Hình 3.55 Kết quả kiểm tra tốc độ dùng ứng dụng speedtest.......................................92

Hình 6.1 Khối IC xử lý + thạch anh+ reset button + header.........................................96

Hình 6.2 Khối nguồn + LED + DIP Switch..................................................................97

Hình 6.3 Khối Ethernet transceiver..............................................................................98

Hình 6.4 Khối Optic transceiver...................................................................................98

ix


DANH SÁCH BẢNG SỐ LIỆU

Bảng 2.1 Các đặc tính của transceiver Optic Fiber 1X9 [10].......................................20

Bảng 2.2 Bảng đặc tính của transceiver SFP [10]........................................................21

Bảng 2.3 Đặc tính của transceiver GBIC [10]..............................................................23

Bảng 2.4 Các công dụng thực tế của từng giá trị tụ điện trong mạch PCB..................36

Bảng 3.1 Yêu cầu về thiết kế cho media converter......................................................38

Bảng 3.2 Các đặc tính của transceiver OCM-3511 [16]...............................................39

Bảng 3.3 Chức năng các chân của transceiver OCM 3511...........................................40

Bảng 3.4 Chức năng các chân của IP113F [17]............................................................43

Bảng 3.5 Chức năng báo hiệu của khối LED................................................................66

Bảng 4.1 Các thông số sau khi đo đạc..........................................................................83

x


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

PCB Printed Circuit Board

SMD Surface Mount Device

SMT Surface Mouth Technology

IPTV Internet Protocol Television

BTS Base Station

POM Power Optic Meter

NRZ Non Return To Zero

MAC Media Access Control

PHY Physical device

PECL Positive Emitter Coupled Logic

LVPECL Low Voltage Positive Emitter Coupled Logic

DIP Dual In Line Package

xi


1. GIỚI THIỆU

1.1. Tổng quan

Ngày nay, mạng internet đã phát triển một cách rầm rộ, trở thành một phần gần như

không thể thiếu của đời sống con người. Mạng internet đã đáp ứng nhu cầu giao tiếp, trao đổi,

học tập, mua sắm, giải trí dễ dàng và nhanh chóng. Tuy nhiên, các ứng dụng, dịch vụ internet

ngày càng một đa dạng hơn và yêu cầu tốc độ truyền tải cao và ổn định hơn. Nhằm đáp ứng

nhu cầu đó, hệ thống mạng cáp quang đã ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng của con

người về các dịch vụ tốc độ cao như IPTV, hội nghị truyền hình, video trực tuyến, giám sát từ

xa IP camera…

Với tốc độ vượt trội và khả năng truyền dữ liệu đi xa hơn cáp đồng hằng trăm lần nên

chắc chắn trong tương lại, nền công nghiệp cáp quang sẽ phát triển vượt bậc. Tuy nhiên các

thiết bị hiện nay chúng ta đang sử dụng đều dùng chuẩn giao tiếp với cáp xoắn nên cần tạo

một thiết bị để có khả năng giao tiếp giữa cáp quang và cáp xoắn.

Bộ chuyển đổi quang-điện hay còn được gọi là media converter được nghiên cứu

trong luận văn là một thiết bị được tạo ra nhằm mục đích giao tiếp giữa tín hiệu điện truyền

trong sợi cáp xoắn UTP CAT-5 và tín hiệu ánh sáng truyền trong sợi cáp quang. Với hai bộ

chuyển đổi quang điện đặt tại hai trạm xa nhau với một đường cáp quang, chúng ta có thể

truyền một tín hiệu từ một trạm tới trạm khác cách xa vài chục kilomet không cần bộ khôi

phục mà tín hiệu vẫn được đảm bảo.

Hình 1.1 Sơ đồ minh họa việc sử dụng media converter

Khoảng cách truyền dữ liệu của cáp quang có thể từ 300m đến 140km[1] phụ thuộc

vào loại media converter, cáp quang, bước sóng và tốc độ bit.

1


Một thiết bị media converter là một thiết bị có thể giao tiếp cả hai hướng tín hiệu

quang và tín hiệu điện. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của một bộ media converter được trình

bày dưới đây:

Hình 1.2 Sơ đồ khối tạo thành một bộ media converter

Trong sơ đồ trên thể hiện một bộ media converter gồm ba phần chính: module

ethernet transceiver, module optic transceiver và IC xử lý trung tâm và. module Ethernet

đóng vai trò giúp IC giao tiếp với tín hiệu cáp xoắn còn module optic giúp IC giao tiếp với tín

hiệu cáp quang. IC xử lý trung tâm có nhiệm vụ nhận tín hiệu và xử lý tín hiệu.

1.2. Mục đích nghiên cứu

Thiết kế hoàn thiện một sản phẩm media converter có khả năng giao tiếp cả hai hướng

cáp xoắn và cáp quang. Khả năng truyền dữ liệu khi sử dụng mạch thiết kế đạt chuẩn

100Base Fx đối với giao diện cáp quang và 10/100Base T và đối với giao diện cáp xoắn.

Thiết bị sau khi hoàn thành được hoàn thiện hơn nữa để tích hợp vào hệ thống quản lý

BTS(Base Station) của VNPT. Hệ thống đang sử dụng giao tiếp Ethernet cáp xoắn UTP-5

nhưng trong tương lai cần phải cung cấp một giao tiếp với cáp quang vì mạng cáp quang

đang được triển khai mạnh mẽ và các dịch vụ quản lý đang ngày càng đa dạng và hiện đại,

cần một đường truyền tốc độ cao mới có thể đáp ứng được nhu cầu quản lý của trạm BTS.

Thiết bị cũng có thể được sử dụng để truyền tải dữ liệu đi xa với tốc độ cao khi

khoảng cách qua lớn mà cáp đồng không thể đáp ứng được nhu cầu, hoặc là dùng để tích hợp

trong các thiết bị giải trí số cần kết nối internet tốc độ cao.

Đề tài nghiên cứu về thiết bị truyền dẫn quang là một đề tài tương đối mới mẻ, trước

giờ có ít sinh viên tìm hiểu. Tuy nhiên, với việc xác đinh rằng công nghệ truyền dẫn quang

chắc chắn sẽ thay thế công nghệ truyền dẫn bằng cáp đồng hiện nay vào một ngày không xa

nên người viết đã chủ động nghiên cứu về một ứng dụng của thiết bị quang, tạo tiền đề cho

2


các sinh viên lớp sau có một nền tảng để theo đó mà tiếp tục đào sâu nghiên cứu. Hi vọng

một ngày nào đó, chúng ta sẽ tự mình sản xuất được những thiết bị quang đáp ứng được nhu

cầu sử dụng của mọi người.

1.3. Phạm vi nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu

Cáp xoắn được dùng trong thiết kế là loại CAT -5 UTP có cổng giao tiếp RJ45 tốc độ

là 10/100 Mbps. Cáp quang được dùng trong thiết kế là cáp quang đơn mode với cổng giao

tiếp SC tốc độ 100Mbps. Bước sóng được sử dụng trong thiết kế là 1310nm là bước sóng

được sử dụng rộng rãi tại Việt Nam.

Dựa vào các tiêu chí thiết kế tiến hành tìm kiếm lựa chọn linh kiện phù hợp và chọn

IC xử lý quang có khả năng đáp ứng yêu cầu. Nếu linh kiện cần tìm không có ở trong nước

thì có thể chọn linh kiện khác thay thế hoặc đặt mua tại nước ngoài. Quá trình tìm hiểu này

cũng đã giúp người viết tích lũy nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế chọn linh kiện làm

mạch.

Vì mạch thiết kế trong luận văn làm việc với tốc độ cao, lại có những linh kiện với

khoảng cách chân rất bé(0.5mm) và có số chân nhiều (IC có 48 chân) nên việc thiết kế không

thể nào thực hiện thủ công được mà bắt buộc phải làm theo kiểu mạch dán SMT. Qua quá

trình tìm hiểu tại các công ty làm mạch SMT tại HCM [Kim Sơn, Sao Kim] thì người viết đã

thấy rằng phần mềm thiết kế mạch Altium Designer đang được các công ty sử dụng do tính

tiện lợi của nó. Vì vậy người viết đã chọn dùng phần mềm thiết kế Altium Designer để thiết

kế mạch luận văn theo kiểu dán SMT(surface mount technology) 2 lớp theo chuẩn công

nghiệp nhằm tối ưu kích thước mạch và giảm nhiễu, hạ giá thành. Phần mềm được sử dụng là

Altium Designer phiên bản 10.

Kiểm tra các giá trị điện trở, dòng điện, điện áp trong mạch mạch bằng VOM(volt

ohm meter). Kiểm tra đánh giá các dạng tín hiệu, nhiễu tại cổng ethernet và cổng optic bằng

dao động kí(oscilloscope). Kiểm tra mức công suất phát quang bằng POM(power optic

meter). Kiểm tra tốc độ(speed), tỉ lệ mất datagrams(lost/total datagrams), độ rung pha (jitter)

bằng phần mềm J-perf.

3


1.4. Đóng góp của luận văn

1. Giới thiệu phần mềm thiết kế Altium Designer và phương pháp thiết kế mạch, định tuyến

đường mạch trong thiết kế mạch in PCB. Thiết kế, hoàn thiện một thiết bị chuyển đổi

quang điện tốc độ cao 100Mbps.

2. Tìm hiểu các phương pháp khắc phục nhiễu giúp tối ưu chất lượng của mạch, nâng cao

khả năng sử dụng và độ bền của thiết bị. Các phương pháp khắc phục nhiễu trong thiết kế

mạch in PCB dành cho mạch tốc độ cao.

3. Trình bày cách sử dụng máy đo POM(power optic meter) để đo mức công suất phát

quang của bộ phát quang nhằm đánh giá chất lượng của bộ phát. Hướng dẫn sử dụng

phần mềm J-perf chuyên dùng để kiểm tra băng thông(bandwidth), tỉ lệ mất

datagrams(lost/total datagrams), độ rung pha (jitter) của hệ thống. Cách kiểm tra mạch

bằng VOM và kiểm tra tín hiệu và nhiễu bằng dao động kí(oscilloscope).

2. LÝ THUYẾT TỔNG QUAN VÀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

2.1. Giới thiệu các chuẩn tín hiệu 802.3 của IEEE

IEEE là tổ chức quy định các chuẩn trong tin học nói riêng và một số lĩnh vực khác

nói chung.

Với sự đòi hỏi nối mạng các máy tính, mạng LAN đã ra đời. Cùng với đó là các bộ

giao thức cho phép kết nối LAN (FDDI, TokenRing...) tuy nhiên phát triển nhất vẫn

là Ethernet. Và IEEE đã dùng số hiệu 802.3 để quy định cho mọi quy tắc, quy chuẩn, luật có

liên quan đến Ethernet

2.1.1. Chuẩn 10BASE-T

10BASE-T là một công nghệ trong mạng (Ethernet) cho phép các máy tính trong

mạng được nối với nhau thông qua cáp đôi xoắn.Được IEEE quy định trong chuẩn 802.3i

năm 1990. Tên gọi của 10BASE-T xuất phát từ một vài đặc điểm vật lý, trong đó 10 tương

ứng với tốc độ truyền tối đa 10 (Megabit) trên giây (Mb/s),độ dài tối đa của cáp là 100m ,

BASE là viết gọn của (baseband), T là loại cáp xoắn đôi (Twisted Pairs). Vì sử dụng cáp

xoắn đôi nên nó có thể chạy song công toàn phần (Full duplex).[2]

4


Hình 2.3Sợi cáp xoắn UTP-5 [3]

Một đầu phát tốc độ 10BASE-T sẽ phát hai điện áp khác biệt +2.5 V hoặc −2.5 V trên

một đôi dây. Mã Manchester.[2]

Hình 2.4 Dạng sóng được mã hóa Manchester trên đường truyền chuẩn 10BASE-T

Tiêu chuẩn tốc độ 10BASE-T không đưa ra yêu cầu chính xác cho loại cáp phải sử

dụng mà thay vào đó nó chỉ định các thông số kỹ thuật mà loại cáp sử dụng phải đạt được.

Điều này làm cho tiêu chuẩn 10BASE-T trên hệ thống cáp đồng xoắn đôi có thể không phù

hợp với các tiêu chuẩn chỉ định cho hệ thống điện. Một số đặc tính kỹ thuật cụ thể như thông

số suy hao (attenuation), trở kháng danh định (characteristic impedance), độ trễ truyền

(propagation delay) và các thông số nhiễu (noise). Các thiết bị kiểm tra cáp mạng được phổ

biến rộng rãi để kiểm tra mọi thông số kỹ thuật sau khi hệ thống cáp mạng được lắp đặt. Các

thông số kỹ thuật này phải đặt được yêu cầu của tiêu chuẩn với độ dài 100 mét trên đường

cáp đồng xoắn đôi không bọc giáp UTP (unshielded twisted-pair cable) có tiết diện lõi đồng

là 24AWG (0.511 mm).

5


2.1.2. Chuẩn 100BASE-TX

100Base-T còn được gọi là Fast Ethernet được IEEE công bố vào năm 1995 trong

chuẩn 802.3u , là chuẩn với tốc độ truyền tối đa đạt được là 100 Megabit trên giây (Mb/s). sử

dụng cáp xoắn đôi(Twisted Pairs) có thể chạy song công toàn phần. [4]

Ứng dụng 100BASE-TX được thiết kế với yêu cầu tối thiểu sử dụng cáp Category 5e

với chiều dài tối đa là 100 mét. [4]

Tương tự tốc độ 100BASE-TX sử dụng cùng một đôi dây như 10BASE-T, nhưng có

chất lượng truyền dẫn tốt hơn cho phép băng thông tín hiệu cao hơn.

Đầu phát tốc độ 100BASE-TX phát ra 3 mức điện áp là +1 V, 0 V, hoặc −1 V. Sử

dụng kiểu mã hóa 4B5B với mã đường dây MTL-3.[4]

Hình 2.5 Mã đường dây MTL-3[5]

Các tiêu chuẩn Ethernet cho cáp đồng xoắn đôi phần lớn sử dụng cáp được kết nối các

đôi dây thẳng "straight through"(chân 1 kết nối tới chân 1, chân 2 tới chân 2 và tương tự cho

các chân còn lại), nhưng cũng có vài trường hợp phải kết nối chéo "crossover" các đôi

dây(đôi nhận ở một đầu kết nối tới đôi phát ở đầu còn lại và ngược lại).

Thông thường để kết nối mạng Ethernet tốc độ 10- hoặc 100-Mbit/giây sử dụng tiêu

chuẩn T568A hoặc T568B. Hai tiêu chuẩn này khác nhau ở vị trí hoán đổi của hai đôi cáp

được sử dụng cho việc phát và nhận (TX/RX), nếu ta đấu một đầu cáp theo kiểu T568A và

đầu còn lại theo kiểu T568B thì ta sẽ có một sợi cáp chéo.

6


Hình 2.6 Kiểu đấu dây T568A và T568B [3]

Tốc độ 10BASE-T và 100BASE-TXchỉ yêu cầu sử dụng 2 đôi dây mà thôi, sử dụng

các chân 1, 2, 3, 6. Từ tốc độ 10BASE-T và 100BASE-TX chỉ cần 2 đôi dây và sợi cáp

Category 5 có tới 4 đôi dây nên có thể sử dụng 2 đôi dây còn lại cho một nốt mạng khác (tất

nhiên điều này không tuân theo một tiêu chuẩn nào) hoặc sử dụng các đôi dây này vào công

nghệ PoE (Power over Ethernet - Truyền điện nguồn qua dây mạng) (hoặc sử dụng trên cùng

một sợi cáp mạng 1 đường kết nối mạng và 2 đường điện thoại) thông qua sợi cáp Category 5

sử dụng 2 đôi cáp không cần thiết (chân 4–5, 7–8) trong cấu hình tốc độ 10- và

100-Mbit/giây. Trong thực tế để có một hiệu suất tốt nhất đòi hỏi phải tách riêng các đôi cáp

trong tốc độ 10/100-Mbit/giây tại các hub, switche và các máy tính PC và không sử dụng các

đôi cáp thừa. Hơn nữa tốc độ 1000BASE-T (và 10GBASE-T) yêu cầu sử dụng cả 4 đôi cáp,

chân 1, 2, 3, 6 cũng như 4, 5, 7, 8.[6]

7


Hình 2.7 Kiểu đấu dây của chuẩn 10/100BASE-T [3]

Kết nối 10BASE-T và 100BASE-TX trên máy tính PC sử dụng loại đầu nối được gọi

là đầu nối giao diện Medium Dependent Interfaces (MDI), phát tín hiệu trên các chân 1, 2 và

nhận tín hiệu trên các chân 3, 6 tới các thiết bị mạng sử dụng loại cáp thẳng "straight-

through". Trong công nghệ cũ nếu 2 thiết bị mạng cùng cấp (switch kết nối switch hoặc máy

tính kết nối máy tính) thường yêu cầu sử dụng cáp chéo "crossover" tại tốc độ 10 hoặc 100

Mbit/giây. Và thông thường một số đầu nối (trên switch) có thể sử dụng loại cáp thẳng

"straight-through" được đặt tên là MDI-X port và được xem như là một kết nối chéo

("internal crossover" hoặc "embedded crossover") có sẵn trong switch. Các cổng Hub và

switch đời cũ được kết nối chéo nội tại (internal crossovers) thường được đặt tên là cổng

"uplink" hoặc "X". Ví dụ, 3Com thường đặt tên các cổng này là 1X, 2X, và tương tự với các

cổng tiếp theo. Trong một vài trường hợp thì có một nút bấm cho phép chuyển đổi một cổng

mạng từ cổng thường thành cổng uplink.[6]

Ngày nay các card mạng Ethernet trong các máy tính đời mới có thể tự động nhận ra

có một máy tính khác được kết nối với mình bằng cáp thẳng "straight-through" trong khi yêu

cầu cần có một kết nối chéo "crossover" và khi đó nó sẽ tự động chuyển đổi cổng mạng của

mình thành cổng uplink. Phần lớn các switch đời mới có chức năng chuyển đổi chéo

"crossover" (gọi là "auto MDI-X" hoặc "auto-uplink") cho tất cả các cổng mạng, loại bỏ các

8


cổng switch "uplink" hoặc MDI/MDI-X, cho phép mọi cổng kết nối switch chỉ cần sử dụng

cáp thẳng "straight-through".

2.1.3. Chuẩn 100BASE-FX

Những công nghệ mới ra đời luôn thu hút được sự yêu thích của mọi người, tuy nhiên

vẫn có những công nghệ cũ được dùng tới ngày hôm nay. Tiêu biểu trong số đó là chuẩn

100BASE-FX.

Mặc dù được phát triển trong thời gian giữa năm 1990 [7] nhưng 100BASE-FX vẫn

được dùng cho tới ngày hôm nay, 13 năm sau đó, khi mà chúng ta đã có các đường truyền

Gbps hay 10Gbps. Tại sao? Một trong các nguyên nhân là 100BASE-T có một chuẩn khoảng

cách truyền dữ liệu khá xa : 2km trong khi Gigabit Ethernet có khoảng cách truyền dữ liệu

theo chuẩn là 550m còn 10 Gigabit thì khoảng cách truyền dữ liệu chỉ là 300m [7]

Công nghệ cáp quang mang lại những ưu thế vượt trội so với cáp đồng như: miễn

nhiễm điện từ, bảo mật và không thể bị nghe lén một cách dễ dàng được, không gây cháy nổ,

tiết kiệm không gian truyền dẫn, tiết kiệm chi phí hơn cáp đồng . Có hai loại cáp quang được

biết đến là single mode và multi mode trong đó, cáp multi mode thì rẻ hơn nhiều so với cáp

single mode mặc dù cáp single mode thì cho khả năng truyền dữ liệu xa hơn multi mode rất

nhiều và 100BASE –FX được đinh nghĩa trên việc sử dụng với cáp multi mode

Việc quy định chuẩn 100BASE-FX được truyền với khoảng cách xa nhất là 2km do

để phù hợp với chuẩn FDDI, một trong những chuẩn cũng được IEEE quy định. Nhưng FDDI

ra đời trước 100BASE-FX.

Ngày nay, các công ty thường dùng loại cáp single mode hơn trong việc bố trí cáp

quang trong hệ thống mạng của họ , vì họ muốn hệ thống làm việc trơn tru nhất và với tầm

khoảng cách xa nhất. Tuy nhiên không chỉ cáp single mode đắt hơn cáp multi mode mà giá

thành của các thiết bị sử dụng cáp single mode cũng đắt hơn các thiết bị quang sử dụng cáp

multi mode

100Base-FX là một phiên bản của Fast Ethernet nhưng sử dụng môi trường truyền

dẫn sợi quang thay vì sợi cáp đồng. Sử dụng bước sóng hồng ngoại 1300nm để truyền dữ liệu

trên hai sợi quang, một sợi truyền(TX) và một sợi nhận(RX). Chiều dài tối đa đối với chế độ

truyền bán song công là 412m và đối với chế độ song công toàn phần là 2km. [4]

100BASE-FX sử dụng cùng kiểu mã hóa 4B5B và mã đường dây NRZI .

9


Hình 2.8 Kiểu mã hóa NRZ-I

Chuẩn 100Base-Fx sử dụng các loại đầu kết nối SC, ST, LC hoặc MT-RJ thậm chí là

đầu MIC của chuẩn FDDI. Tuy nhiên đầu nối loại SC được khuyến khích dùng trong chuẩn

này.[4]

Hình 2.9 Các đầu nối cáp quang chuẩn 100BASE-FX

100BASE-FX không tương thích với chuẩn 10BASE-FL-phiên bản truyền dữ liệu 10

Mbps thông qua môi trường cáp quang.

2.1.4. Chuẩn FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

FDDI[8] là một chuẩn truyền dữ liệu trong mạng LAN, chuẩn này sử dụng phương

tiện vật lý là cáp quang để định nghĩa cho chuẩn tốc độ 100Mbps của mình mặc dù đã có lúc

chuẩn FDDI sử dụng cáp đồng để định nghĩa nó hay còn gọi là CDDI( Copper Distributed

Data Interface)

10


Chuẩn mạng LAN FDDI được phát triển bởi viện tiêu chuẩn quốc gia Mỹ (ANSI –

American National Standards Institute). Hiện nay, nó là 1 chuẩn quốc tế và được định nghĩa

trong ISO 9314. Nó dựa trên cơ sở kiến trúc mạng vòng và hoạt động ở tốc độ truyền dữ liệu

là 100 Mbps. Giống như mạng token-ring, nó sử dụng vòng khép kín đôi để tăng cường sự tin

cậy. Sợi cáp quang đa lõi nối các trạm với nhau và tổng độ dài của vòng có thể lên đến 100

km. Có thể có tới 500 trạm (DTEs) có thể kết nối vào vòng và vì thế nó la mẫu lý tưởng cho

mạng xương sống (backbone).

a. Các thành phần của FDDI

FDDI xác đinh phần vật lý và phần điều khiển truy cập môi trường truyền trong mô

hình tham chiếu OSI. Thực tế, FDDI không phải là một thành phần đơn lẻ mà nó là tập hợp

của bốn phần riêng biệt, mà từng phần có chức năng riêng. Kết hợp các thành phần trên

mang đến khả năng cung cấp kết nối tốc độ cao giữa các giao thức tầng cao như TCP/IP, IPX

với môi trường truyền như là cáp quang.

Bốn thành phần của FDDI là điều khiển truy cập đường truyền (MAC - Media Access

Control), giao thức tầng vật lý (PHY - Physical Layer Protocol), giao thức phu thuộc môi

trường truyền vật lý (PMD - Physical-Medium Dependent) và thành phần quản lý trạm (SMT

- Station Management). Thành phần MAC định nghĩa phương pháp điều khiển truy cập môi

trường truyền, nó bao gồm cả định dạng gói tin, điều khiển thẻ bài, cách đánh địa chỉ, thuật

toán để tính giá trị kiểm tra CRC (cyclic redundancy check) và các cơ chế khắc phục lỗi.

Thành phần PHY định nghĩa hàm mã hoá, giải mã dữ liệu, các yêu cầu thời gian, và các chức

năng khác. Thành phần PMD định nghĩa các đặc điểm của môi trường truyền, bao gồm các

liên kết sợi quang, các mức của nguồn, tốc độ lỗi bit, các thành phần quang học và các bộ kết

nối. Thành phần SMT định nghĩa cấu hình trạm FDDI, cấu hình vòng và các đặc trưng điều

khiển vòng bao gồm thêm vào và loại bỏ một trạm, khởi tạo vòng, cô lập lỗi và phục hồi

vòng, lập lịch và các số liệu thống kê.

FDDI tương tự như chuẩn IEEE 802.3 Ethernet và IEEE 802.5 Token Ring trong mối

quan hệ với mô hình OSI. Mục đích chính của nó là cung cấp kết nối giữa các tầng cao hơn

trong mô hình OSI với môi trường truyền. Hình sau chỉ ra bốn thành phần và quan hệ giữa

chúng với nhau và với với tầng LLC (Logical Link Control) được định nghĩa trong chuẩn

IEEE.

11


Hình 2.10 Quan hệ giữa các đặc tả FDDI với mô hình OSI

b. Môi trường truyền của FDDI

FDDI sử dụng cáp quang học như là môi trường truyền thông chính, nhưng có

thể thực thi trên cáp đồng. FDDI sử dụng cáp đồng được đề cập đến như là CDDI(Copper-

Distributed Data Interface). Cáp quang có một vài ưu điểm so với cáp đồng, cụthể là hiệu

suất, tính tin cậy và tính bảo mật. Ưu điểm nổi bật nhất của cáp quang là nó không phát ra tín

hiệu điện tử. Với môi trường truyền vật lý có phát tín hiệu điện tử thì có thể bị mắc trộm và

vì thế có thể bị truy cập trái phép vào dữ liệu trên đường truyền. Hơn nữa, cáp quang

sẽ không bị nhiễu điện từ gây ra bởi giao thoa tần số radio và giao thoa điện từ. Về mặt

khả năng thì cáp quang hỗ trợ băng thông truyền cao hơn so với cáp đồng mặc dù những tiến

bộ về công nghệ gần đây đã nâng khả năng của cáp đồng lên tốc độ truyền thông 100 Mbps.

Cuối cùng, FDDI cho phép khoảng cách giữa hai trạm khi sử dụng cáp quang đa mốt

(multimode) la 2 km, thậm chí với khoảng cách lớn hơn khi sửdụng cáp đơn mốt (single-

mode)

Hình 2.11 Môi trường tryền là cáp quang của FDDI

12


FDDI định nghĩa hai loại cáp quang học: cáp single-mode và multimode. Mode ở đây

là một tia ánh sáng được cho vào sợi cáp với một góc chiếu riêng. Cáp multimode sửdụng

LED như là thiết bị phát sinh ánh sáng trong khi cáp single mode sử dụng tia laze.

Cáp multimode cho phép nhiều tia ánh sáng lan truyền trong sợi cáp. Tại vì các tia

ánh sáng này vào cáp với các góc khác nhau nên chúng sẽ ra đầu kia của cáp tại các thờiđiểm

khác nhau. Đặc điểm này được gọi là modal dispersion. Đặc điểm modal dispersion hạn

chế băng thông và khoảng cách. Và với lý do đấy, cáp multimode thườngđược sử dụng kết

nối trong một toà nhà hoặc trong môi trường tập trung về mặt địa lý.

Cáp single-mode cho phép chỉ có một tia sáng được lan truyền trong cáp. Do vậy,

modal dispersion không hiện diện trong cáp single-mode. Vì vậy, cáp single-mode có

khả năng đạt được hiệu suất cao hơn và có thể kết nối trong khoảng cách lớn hơn. Đấy là lý

do cáp single-mode được sử dụng để kết nối giữa các toà nhà và trong môi trường phân tán

về mặt địa lý.

c. Cấu trúc mạng FDDI

Hình 2.12 Cấu hình mạng FDDI điển hình

13


FDDI sử dụng hai vòng khép kín để tăng độ tin cậy; vòng chính và vòng thứ hai.

Vòng thứ nhất dùng để truyền chính, còn vòng thứ hai được sử dụng như là phần truyền thêm

vào hoặc chi dùng để dự phòng trong tình huống vòng chính bị lỗi.

Như chúng ta thấy, có hai loại trạm (DTEs): trạm kết nối kép (DAS - Dual Attach

Station) và trạm kết nối đơn (SAS – Single Attach Station).

SAS chỉ kết nối với vòng chính thông qua bộ tập trung (concentrator). Môt trong

những ưu điểm chính của thiết bị SAS là khi thiết bị ngắt kết nối hoặc bị mất nguồn thì nó

không gây ảnh hưởng đến vòng.

Mỗi thiết bị DAS có hai cổng: A và B. Hai cổng này sẽ kết nối DAS với vòng FDDI

kép. Vì thế, mỗi cổng sẽ cung cấp một kết nối tới cả vòng chính và vòng thứ hai. Các thiết

bị DAS sẽ gây ảnh hưởng tới vòng nếu như nó bị mất điện hoặc ngắt kết nối. Hình sau chỉ ra

hai cổng A và B của DAS kêt nối tới hai vòng.

Hình 2.13 Các cổng DAS kết nối tới vòng chính và vòng thứ hai của FDDI

Bộ kết nối của FDDI (conđược gọi là DAC - dual-attachment concentrator) góp phần

xây dựng lên mạng FDDI. Nó kết nối trực tiếp vào hai vòng của mạng và đảm bảo rằng bất

cứ SAS nào bị hỏng hóc hay mất điện không gây ảnh hưởng đến vòng. Nó thực sự hữu

dụng để kêt nối máy tính (PCs) với vòng vì máy tính thường xuyên tắt bật.

14


Hình 2.14 Cấu trúc hub/tree của FDDI

Hình 2.15 Trung tâm máy tính của FDDI

Để chắc chắn rằng những thay đổi của đường dây sẽ được thực thi, chúng ta sử dụng

kết hợp bảng đấu cáp (patch panel) với các bô tập kết. Điển hình là những thiết

bị trênđược đặt trong buồng lắp đặt hệ thống cáp, mà phòng này có liên kết với các phòng

15


khác (với mạng FDDI cục bộ) hoặc là một toà nhà (với mạng xương sống). Trong trường hợp

hình trên, các patch panel được nối với nhau để tạo lên một cấu trúc cây với gốc ở bên

trong được gọi là trung tâm máy tính.

Mỗi một patch panel có một số lượng các điểm có thể nối được. Nếu điểm đó không

có trạm, cầu nối tới thì vòng được duy trì bằng cách sử dụng các đoạn cáp ngắn để nối

các điểm đó với nhau. Muốn thêm vào một trạm mới thì chỉ cần bỏ đoạn cáp ngắn đó ra và

thay thế bằng đoạn cáp tương ứng để nối trạm đó vào. Cách tiếp cận nàyđược hiểu như là

hệ thống cấu trúc.

2.1.5. Các loại mã hóa thường dùng

a. NRZ

Trong hệ thống viễn thông, mã đường dây NRZ là một mã nhị phân hai mức, gồm

mức 0 thường biểu thị cho điện áp âm và mức 1 biểu thị cho điện áp dương. Hai điện áp này

là trái dấu nhưng cùng biên độ. Giữa hai trạng thái này không có trạng thái chuyển giống như

mã RZ vì vậy mã NRZ mất đi khả năng đồng bộ và chỉ được sử dụng trong các hệ thống

không đồng bộ[9]

Hình 2.16 Mã NRZ

Các mã NRZ là đơn giản nhất đối với các kỹ sư, thêm vào đó nó giúp sử dụng hiệu

quả băng tần, giảm một nữa so với mã RZ

Hạn chế của các tín hiệu NRZ là sự có mặt của các thành phần DC và thiếu mất khả

năng đồng bộ hóa. Để hình dung ra vấn đề về khả năng đồng bộ hóa, giả sử như dữ liệu là với

một dãy bit gồm chỉ bit 1 ( hoặc bit 0 đối với mã NRZI) thì đầu ra sẽ có điện áp không đổi

trong một khoảng thời gian dài. Trong khoảng thời gian này, bất kì độ chênh lệch giữa thời

gian truyền và thời gian nhận sẽ mất sự đồng bộ giữa hai bên

16


Chính vì thế nên mã NRZ thường được sử dụng trong kỹ thuật số từ tính và khiến

chúng không thích hợp để truyền dữ liệu.

b. NRZI

Một dạng biến đổi khác của NRZ được biết đến là NRZI( Non-retunrn-to-Zero, intert

on ones). NRZI duy trì một xung điện áp không đổi trong khoảng thời gian của một nhịp

bit(bit time). Dữ liệu tự được mã hóa khi có hoặc không quá trình chuyển tiếp tín hiệu tại thời

điểm bắt đầu của nhịp bit đó. Một quá trình chuyển tiếp( thấp lên cao hoặc cao xuống thấp)

tại thời điểm bắt đầu của một nhịp bit biểu thị cho bit nhị phân 1; không chuyển tiếp biểu thị

cho bit nhị phân 0. [9].

Hình 2.17 Mã NRZI

NRZI là một ví dụ của mã hóa chênh lệch( differential encoding). Trong mã hóa

chênh lệch, tín hiệu được mã hóa bằng cách so sánh tính phân cực của các tín hiệu nguyên tố

kề nhau thay cho việc xác định giá trị tuyệt đối của tín hiệu nguyên tố. Một lợi ích của lược

đồ này là trong trường hợp có tạp nhiễu, phát hiện một chuyển tiếp sẽ đáng tin cậy hơn là so

sánh với một giá trị của ngưỡng ( threshold). Một lợi ích khác với một quá trình truyền phức

hợp, việc bỏ qua sự cảm nhận của tính phân cực của tín hiệu trở nên dễ dàng. Ví dụ, trên một

dây đôi cáp xoắn nhiều đường( multidrop twisted-pair line), nếu các máy dò ( the leads) từ

một thiết bị đính kèm tới đôi cáp xoắn ngẫu nhiên bị đảo, tất cả các bit 1 và 0 nhận được của

NRZ-I sẽ bị đảo theo ; điều này không thẻ xảy ra với diffenrence encoding.

Tuy nhiên có một nhược điểm của mã NRZI là nếu tín hiệu truyền liên tục bit 0 liên

tục có thể gây vấn đề trong clock của bộ nhận, vì vậy trong khi truyền tín hiệu của chuẩn

Ethernet thì thường kèm theo mã hóa 4B5B.

c. 4B5B

17


Trong hệ thống viễn thông, 4B5B là một kiểu mã hóa khối trong đó người ta map 4

bit thành 5 bit. Khi người ta truyền một tín hiệu mã NRZI liên tục gặp các bit 0, ví dụ là 0000

thì trong trường hợp này 4 bit 0 liên tục sẽ được map thành một mã khác gồm 5 bit, ví dụ là

11110 và sẽ loại bỏ được hiện tượng trên. Việc mapping này được thực hiện bằng một từ điển

4B5B.[10]

Hình 2.18 Từ điển mã 4B5B

d. Manchester

Mã Manchester hay còn được gọi là mã pha , là một loại mã đường dây mà việc mã

hóa được thực hiện bằng cách thay đổi xung tại giữa chu kì của bit. Bit 1 thì mức tín hiệu

chuyển từ thấp lên cao. Bit 0 thì mức tín hiệu chuyển từ cao xuống thấp.[11]

18


Hình 2.19 Mã hóa Manchester

Chính nhờ việc thay đổi mức tín hiệu ở giữa chu kì bit này nên ta có những ưu điểm ở

kiểu mã hóa như: khả năng đồng bộ, không có thành phần DC và dễ dàng phát hiện được lỗi.

Tuy nhiên mã Manchester lại có những nhược điểm như tốc độ điều chế lớn, cần băng

thông rộng băng hai lần NRZ

e. MTL-3

Mã MTL-3 là một mã đường dây gồm 3 trạng thái điện áp. Một đường truyền với mã

MTL-3 cho ít nhiễu nhất và cũng cho băng thông nhỏ nhất so với các mã nhị phân còn lại mà

vẫn giữ nguyên tốc độ bit. Mã MTL-3 truyền ba mức điện áp -1, 0 và +1. Nếu tín hiệu là bit 1

thì mức tín hiệu sẽ đổi sang trạng thái kế tiếp và nếu là bit 0 thì tín hiệu sẽ giữ nguyên trạng

thái đó.[5]

Hình 2.20 Mã hóa MTL-3

Tương tự như mã NRZ, mã hóa MTL-3 có hiệu suất mã hóa 1 bit/baud. Tuy nhiên nó

yêu cầu cần 4 baud để truyền toàn vẹn một chu kì( từ cao đến trung bình, từ trung bình đến

thấp, từ thấp đến trung bình, từ trung bình đến cao)

19


Mã MTL-3 ngày nay được ứng dụng trong truyền tín hiệu chuẩn 100BASE-TX của

cáp xoắn.

2.2. Giao tiếp MII, RMII và GMII

2.2.1. MII (Media Independent Interface)

The Media Independent Interface (MII) [12] được định nghĩa như một chuẩn giao tiếp

sử dụng cho Fast Ethernet MAC tới PHY chip. Thiết kế của MII đã được mở rộng thành một

chuẩn có ít dây tín hiệu hơn nhưng tốc độ cao hơn gọi là RMII( Reduced Media Independent

Interface )

Việc tạo một chuẩn MII có mục đích là tạo thành một giao diện giao tiếp chung của

các chuẩn PHY khác nhau . Ví dụ như PHY cáp quang và PHY cáp xoắn .Clock 25Mhz được

sử dụng để dùng cho tốc độ 100Mbps.

MII có thể được sử dụng để kết nối các thành phần PHY khác nhau qua một

connector gọi là MII connector

Hình 2.21 MII connector

Ở các máy tính PC có cổng kết nối CNR connector loại B có kết nối MII. MDIO

Serial Management Interface(SMI) là cổng kết nối được sử dụng để truyền thông tin quản lý

giữa MAC và PHY

20


Hình 2.22 Giao tiếp MII

a. Transmitter signals

TXD0 :truyền data bit 0 (MAC tới PHY) (truyền đầu tiên)

TXD1: truyền data bit 1 (MAC tới PHY)



TXEN :Khi ở mức cao, clock data ở TXD0 - TXD3 được truyền đi (MAC tới PHY)

TXER: báo lỗi truyền (ít được sử dụng) (MAC tới PHY)

TXCLK: clock truyền, 25 MHz cho 100Mbit/s, 2.5 MHz cho 10Mbit/s. Tất cả tín hiệu Tx thì tham khảo clock này (PHY tới MAC)

b. Receiver signals

RXD0 :nhận data bit 0 (PHY tới MAC) (nhận đầu tiên)

RXD1: nhận data bit 1 (PHY tới MAC)


RXD3 :nhận data bit 3 (PHY tới MAC)

RXDV RX: Data Valid (PHY tới MAC)

COL: phát hiện xung đột (PHY tới MAC)

21


CRS :Carrier Sense (PHY tới MAC)

RXER: Receive Error (PHY tới MAC)

RXCLK: clock nhận, 25 MHz cho 100Mbit/s, 2.5 MHz cho 10Mbit/s (PHY tới MAC)

c. Management signals

MDC (Management Data Clock Line: truyền song hướng và cần kéo lên

MDIO (Management Data I/O Line: truyền đơn hướng

Trong hệ thống truyền dữ liệu, TXEN( Transmit Enable Signal) tích cực để xác nhận bắt đầu của ethenet frame và giữ cho tới khi kết thúc Ethernet frame. Cùng lúc đó TXCLK(Transmit Clock Signal) sẽ được tích cực khi có nhóm của bit dữ liệu( TX0-TX3) được truyền đi . 2.5Mhz cho tốc độ 10Mbps và 25Mhz cho tốc độ 100Mbps.

Trong khi nhận , RXDV( Receive Data Valid Signal) tích cực khi frame bắt đầu và được giữ trong suốt thời gian nhận frame. RXCLK( Receive Data Clock Signal) tích cực mỗi khi có một nhóm của bit dữ liệu (RX0-RX3) được nhận. Ví dụ với kích cỡ frame nhỏ nhất là 64 bytes có nghĩa là khoảng 130 Clock.Mọi frame được truyền thì đều được bắt đầu với bit đồng bột trước payload

Một kết nối MII cần tới 16 dây tín hiệu, trong đó có hai dây là MDC và MDIO có thể dùng chung giữa các PHY, vì vậy ta sẽ gặp khó khăn khi quản lý một lượng lớn thiết bị . Ví dụ 8 thiết bị thì cần 8*14+2=144 dây tín hiệu.Đó cũng là nguyên nhân của việc ra đời một chuẩn mới gọi là RMII(Reduce Media Independent Interface).

2.2.2. RMII (Reduce Media Independent Interface)

RMII(Reduce Media Independent Interface) là một chuẩn được tạo ra để giảm bớt số chân tín hiệu so với chuẩn MII. Vì vậy ta so sánh với chuẩn MII ta thấy:

Hai chân TXCLK và RXCLK được thay thế bằng một dây clock và clock này được đưa vào tại PHY. Clock này cũng có thể được chia sẽ tới nhiều PHY khác để dùng chung.

Tần số clock thì được tăng gấp đôi từ 25Mhz lên thành 50Mhz trong khi đường truyền dữ liệu thì được thu hẹp từ 4 bit thành 2 bit.

RXDV và CRS thì được gộp chung lại thành một đường.

Dây COL thì được loại bỏ.

Vì vậy ta thấy rằng RMII chỉ sử dụng một nửa số chân so với MII

22


Hình 2.23 Giao tiếp RMII

Các chân của RMII được định nghĩa như sau:

a. Transmitter signals

TXD0: truyền data bit 0 (MAC tới PHY) (truyền đầu tiên)


TX_EN khi ở mức cao, dữ liệu clock ở TXD0 và TXD1 truyền tới transmiter (MAC tới PHY)

REF_CLK: Chân clock này tham khảo clock 50Mhz (có thể chia sẽ giữa các PHY). Clock này có thể được tham khảo từ PHY hoặc MAC và có thể được điều khiển từ cả hai.

b. Receiver signals

RXD0: nhận data bit 0 (PHY tới MAC) (nhận đầu tiên)


CRS_DV: Carrier Sense đây là hai dây tín hiệu CRS)/RX_Data Valid(RX_DV được gộp chung lại. Ở 10 Mbit/s mode, nó được xen kẽ mỗi 10 chu kì clock. (PHY tới MAC)

RX_ER :Receive Error (PHY tới MAC)

c. Management signals

MDIO Management data I/O line song hường và được kéo lên

MDC Management data clock line (đơn hướng: MAC tới PHY). MDC và MDIO có thể được chia sẻ giữa nhiều PHY

23


RMII tham khảo clock 50Mhz thay vì 25Mhz như của MII nên chỉ cần 2 dây tin hiệu để truyền 2 bit một thời điểm thay vì 4 dây để truyền 4 bit một thời điểm như của MII

2.2.3. GMII (Gigabit Media Independent Interface)

GMII [12] là một giao diện khác giao tiếp giữa các PHY( Physical device) và

MAC( Media access control device). Tốc độ trong GMII là 1000Mbps ở clock tham khảo là

125Mbps với việc truyền cùng lúc 8 bit dữ liệu qua 8 dây data. Nó cũng có thể được hạ tốc

độ xuống để hoạt động như một MII với tốc độ 10Mbps và 100Mbps.

Dữ liệu ở giao diện cũng sử dụng frame được đóng gói chuẩn IEEE Ethernet . Gồm

có preamble, start of frame delimiter,Ethernet header, data,CRC.

GMII được định nghĩa theo chuẩn 802.3 của IEEE năm 2000.

a. Transmiter signals

GTXCLK – dây tín hiệu Clock cho tín hiệu gigabit TX( 125Mhz)

TXCLK- dây tín hiệu Clock cho tín hiệu 10/100Mbps .

TXD(0-7) – dữ liệu được truyền

TXEN-Transmit enable.

TXER-transmit error( dùng để làm hỏng một gói tin)

Có hai Clock có thể sử dụng với GMII để cho ra các tốc độ khác nhau, 125Mhz cho

tốc độ 1Gbps, 25Mhz cho tốc độ 100Mbps và 2.5Mhz cho tốc độ 10Mbps. Việc cấp xung

Clock tham khảo phải làm đơn lẻ, tức là một lúc chỉ được cấp một Clock để quyết định một

tốc độ. Vì vậy nên GTXCLK và RXCLK là hai dây riên biệt.

b. Receiver signal

RXCLK- Tín hiệu Clock nhận( tạo ra từ tín hiệu tới)

RXD[7-0] – dữ liệu nhận

RXDV- thể hiện rằng tín hiệu nhận là hợp lệ

RXER – cho biết rằng tín hiệu nhận là không hợp lệ

COL- phát hiện xung đột( chỉ được dùng trong bán song công)

24


CS-Carrier Sense( dùng trong bán song công)

c. Management Signals

MDC- Dây Clock của giao diện quản lý

MDIO-Giao tiếp quản lý I/O song hướng

Giao diện quản lý để thực hiện việc quản lý PHY thông qua việc quản lý thanh ghi.

Có 32 địa chỉ, mỗi địa chỉ gồm 16 bits, nhưng 16 bits đầu tiên đã được sư dụng nên ta chỉ có

thể cấu hình 16 bits này.

2.3. Tổng quan về các linh kiện

2.3.1. Linh kiện để giao tiếp với cáp UTP CAT-5 ( Ethernet transceiver)

Với yêu cầu thiết kế sử dụng cáp UTP Cat5 với đầu nối RJ45 nên ta phải chọn loại

cổng socket Ethernet có hỗ trợ đầu RJ45. Ở thị trường Việt Nam ta rất dễ dàng để kiếm một

socket RJ45 vì chúng rất đa dạng, nhiều mẫu mã nhưng nhìn chung có hai loại chính mà ta

phải quan tâm : có tích hợp cuộn dây và không có tích hợp cuộn dây .

a. Loại không tích hợp cuộn dây

Loại này là loại cơ bản, bản thân nó chỉ gồm các chân đầu nối tới đầu RJ-45 của cáp

UTP Cat-5 nên để hoạt động được thì nó cần phải gắn thêm một cuộn dây filter phía trước

cùng các điện trở phân cực. Ưu điểm của dạng thiết kế này là tạo chi phí rẻ hơn loại có tích

hợp cuộn dây khi sản xuất hàng loạt nhưng lại có nhược điểm là cồng kềnh và cần nhiều linh

kiện. Hơn nữa do phải tự thiết kế giao tiếp giữa cuộn dây và đầu nối RJ-45 nên rất dễ xảy ra

lỗi và nhiễu nếu nhà làm mạch PCB có sai sót.

Hình 2.24 Cuộn dây filter và đầu nối RJ-45

25


b. Loại tích hợp sẵn cuộn dây

Để đơn giản hơn loại không tích hợp sẵn cuộn dây ta có thể chọn RJ-45 socket

HR911102A của HANRUN được tìm kiếm dễ dàng tại các nhà phân phối linh kiện tại Việt

Nam. Đây là loại socket Ethernet RJ45 có tích hợp luôn cuộn biến áp bên trong nên sẽ giúp

tiết kiệm không gian thiết kế PCB. Khả năng chống nhiễu và lỗi cũng sẽ ít xảy ra hơn vì mỗi

sản phẩm trước khi được bán ra đã được nhà sản xuất kiểm tra kĩ đạt chuẩn 10/100BASE-T.

Hình 2.25 Socket HR911102A với cổng RJ-45 của HanRun

Dù chọn loại nào trong hai loại trên thì về nguyên lý hoạt động của cổng giao tiếp với

Ethernet cũng được thể hiện trong sơ đồ sau :

Hình 2.26 Mô hình giao tiếp cổng Ethernet

Trong đó các dây tín hiệu TX+/- và RX+/- là các dây tín hiệu vi sai. Các dây tín hiệu

này được kết nối đến IC trung tâm để xử lý tín hiệu.

26


2.3.2. Linh kiện để giao tiếp với cáp quang( Optic transceiver)

Việc lựa chọn module phát quang(transceiver) phải đảm bảo các yêu cầu về thiết kế

như : bước sóng phát quang 1310nm , có cổng kết nối tới đầu SC của cáp quang, số cổng kết

nối quang phải là hai bao gồm một cổng Tx và một cổng Rx để truyền song công toàn phần.

Trên thị trường hiện này có rất nhiều loại transceiver quang như : SFP, SFP Plus,

GBIC, XFP, Xenpak, X2, Fiber Optic 1X9 [13]. Tuy nhiên để thỏa mãn yêu cầu thiết kế thì

chỉ có một số loại.

a. Fiber Optic 1X9 transceiver

Trong các loại transceiver thì đây là loại có giá thành rẻ nhất, tuy nhiên kích thước lại

lớn nhất và tốc độ cho phép hoạt động nhỏ nhất( tốc độ cực đại đạt được là 2.5Gbps). [13]

Hình 2.27 Hình ảnh thực tế của một Optic Fiber 1X9

Các thông số của loại transceiver Optic Fiber 1X9 được thể hiện trong bảng sau:[13]

Bảng 2.1 Các đặc tính của transceiver Optic Fiber 1X9 [13]

Tốc độ dữ liệu 52Mb/s,100Mb/s,155Mb/s,622Mb/s,1.25Gb/s,2.5Gb/s

Các bước sóng truyền, nhận 1310nm, 1550nmLoại Laser / Photodiode FP laser/ PIN Diode, DFP laser/ Pin diode,

DFP laser/ ADP diode, Chuẩn kết nối SC, LC, ST

Kiểu đóng gói chân 9 chânNhiệt độ hoạt động 0-70 độ C, -40-85độ C( tùy nhà sản xuất)Điện áp hoạt động 3.3V/5V

Loại cáp quang hỗ trợ Multimode/SinglemodeKhả năng truyền dữ liệu đi xa Lên tới 100km

27


Có nhiều thông tin nhưng khi thiết kế thì ta chỉ quan tâm chọn mua loại transceiver

thõa mãn yêu cầu thiết kế như chuẩn kết nối SC, bước sóng quang 1310nm, tốc độ lớn hơn

100Mbps, giá trị nguồn cấp cần thiết.

Đặc biệt là ta cần quan tâm tới các chân kết nối của transceiver, các chân SD( Signal

Detected) RD+/- và TD+/- là giao diện FX và kiểu giao diện này thường có khả năng tương

thích lớn với các IC chuyên về xử lý tín hiệu quang.

Hình 2.28 Sơ đồ khối của bộ transceiver 1X9 PECL

b. SFP transceiver

SFP module là một bộ thu phát nhỏ gọn - bộ thu phát quang dạng module thế hệ mới.

Thiết bị này được thiết kế để sử dụng cho đầu nối (connector) dạng small form factor (SFF)

và có khả năng cắm nóng. Module quang thường được sử dụng trong các ứng dụng viễn

thông và truyền số liệu.

Ngày nay SFP module đã trở thành một chuẩn công nghiệp phổ biến, được nhiều nhà sản

xuất thiết bị mạng phát triển và hỗ trợ. Module SFP được thiết kế để hỗ trợ các chuẩn

SONET, Gigabit Ethernet, Fibre Channel, và nhiều chuẩn truyền dẫn khác.

28


Hình 2.29 Hình ảnh thực tế transceiver SFP

SFP còn được gọi là Mini-GBIC ( Gigabit interface converter) do tốc độ truyền tải dữ

liệu mà SFP transceiver đạt được có thể lên tới 4Gbps. Một phiên bản sau này của SFP gọi là

SFP+ hay SFP Plus cho tốc độ dữ liệu lên tới 10Gbps. [13]

Bảng 2.2 Bảng đặc tính của transceiver SFP [13]

Tốc độ dữ liệu 100Mbps đến 4GbpsCác bước sóng truyền, nhận 850/1310/1550

Chuẩn kết nối LCKiểu đóng gói chân 20 chânNhiệt độ hoạt động 0-70 độ CĐiện áp hoạt động 3.3V

Loại cáp quang hỗ trợ Single mode/Multi modeNhiễu Chỉ số nhiễu EMI cực thấp

Khả năng truyền đi xa Lên tới 120km với loại SFP EZXTrở kháng đặc tính ghép AC 100 Ohm

Tất nhiên, với đặc tính là chỉ dùng đầu kết nối LC nên ta không dùng loại transceiver

SFP cho thiết kế của mình được.

c. XFP Transceiver

Là một loại transceiver tốc độ cao giống SFP, tuy nhiên loại transceiver XFP được

sản xuất để làm việc với hệ thống 10Gbps.[13]

29


Hình 2.30 Hình ảnh thực tế của transceiver XFP

d. GBIC Transceiver

GBIC hay còn được hiểu là Gigabit Interface Converter, là một dạng của transceiver

quang được sử dụng rộng rãi trong hệ thống gigabit Ethernet trong những năm 2000. Một vài

dạng của GBIC đã đóng vai trò như một media converter khi có cổng kết nối vào cáp xoắn

Cat 5 UTP.

Hình 2.31 Hình ảnh thực tế của GBIC transceiver

Một thế hệ sau của GBIC là Mini-GBIC (SFP) như chúng ta đã biết ở trên được tạo ra

năm 2001. GBIC có chuẩn kết nối được định nghĩa bởi ủy ban SFF( Small Form Factor )

trong tài liệu số 8053i. Được đề xuất lần đầu tiên năm 1995 và có vài sửa đổi vài điểm vào

tháng 9 năm 2000 bởi Robert Snively của Brocade Communications. Sau đó được phổ biến

rộng rãi bởi AMP Incorporated, Compaq Computers, Sun Microsystems và Vixel

Corporation. [14]

Bảng 2.3 Đặc tính của transceiver GBIC [13]

Tốc độ dữ liệu đạt được 1.25GbpsBước sóng truyền/nhận 850nm/1310nm/1550nm

30


Điện áp hoạt động 3.3V/5VLaser phát quang VCSEL/FP/DFP

Cổng kết nối quang SCCổng kết nối điện Đa dạngCác đặc tính khác Hệ số nhiễu EMI thấp, khả năng cắm

nóng, tiêu tốn năng lượng ít

e. Xenpak transceiver

Loại transceiver này được biết đến như là loại transceiver có kích thước lớn nhất

trong các loại transceiver làm việc ở 10 Gigabit Ethernet: 121 x 36 x 18 mm. [13]

Hình 2.32 Hình ảnh thực tế của transceiver Xenpak

f. X2 transceiver

X2 được đặc chế tạo ra cho đường truyền 10Gbps fiber. Được phân phối bởi các công

ty lớn về lĩnh vực công nghệ quang như JDSU, NEC, OPNEXT and TYCO [13]…Tuy nhiên

loại này lại rất ít phổ biến tại Việt Nam

Hình 2.33 Hình ảnh thực tế của transceiver X2

31


2.3.3. IC xử lý quang trung tâm

Qua quá trình nghiên cứu, người viết đã tìm hiểu qua 3 loại IC converter quang.

Mỗi loại đều có những ưu nhược điểm khác nhau. Sau đây ta sẽ phân tích và có một cái nhìn

khái quát về các loại IC converter quang để lựa chọn IC phù hợp với thiết kế.

a. KS8721BL của hãng Micrel

Micrel là một công ty hàng đầu trong công nghệ sản xuất IC với hơn 30 năm làm việc,

trụ sở đặt tại San Jose, California. IC KS8721BL là một IC giao tiếp được thiết kế để giao

tiếp giữa cổng Ethernet và cổng MII hoặc RMII. [15]

Hình 2.34 Sơ đồ khối của IC KS8721BL [16]

IC KS8721BL có hai kiểu đóng gói là SSOP 48 chân và LQFP 48 chân. Hoạt động

với điện áp 2.5V, giao tiếp I/O 2.5V/3.3V, tốc độ dữ liệu là đạt chuẩn 10/100BASE-T và

100BASE FX, chế độ hoạt động là full/halp duplex tùy thuộc vào cấu hình của người sử

dụng[16]. Chân 34 đóng vai trò như chân nhận tín hiệu SD từ transceiver khi được nối đến

chân SD của transceiver. KS8721BL được ứng dụng trong các thiết bị cần giao tiếp cổng MII

hoặc RMII[15] và cổng Ethernet như game XBox, Mordem, Router…Vì khả năng tương

thích rộng rãi đó mà loại IC này được tìm thấy dễ dàng tại Việt Nam. Và tất nhiên, IC này

đảm nhận tốt vai trò là IC xử lý trong dự án media converter, tuy nhiên ta phải cần tới hai bộ

IC KS8721BL để tạo thành một sản phẩm media converter hoàn thiện, một IC sẽ đóng vai trò

32


truyền/nhận tín hiệu Ethernet và chuyển sang giao tiếp MII/RMII, một IC khác sẽ chuyển tiếp

tín hiệu từ MII/RMII sang cổng quang.

Hình 2.35 Sơ đồ khối thiết kế media converter với IC KS8721BL

b. DM9301FP của hãng Davicom

Tiện lợi hơn KS8721BL của Micrel. Hãng Davicom đã cho ra đời một loại IC chuyên

về converter tín hiệu quang-điện. Chỉ gồm một IC duy nhất nhưng có tích hợp cả hai cổng

giao tiếp với Ethernet transceiver và Optic transceiver.

Hình 2.36 Sơ đồ khối của IC DM9301FP[17]

33


DM9301FP[17] đáp ứng tốt chuẩn giao tiếp 10/100BASE-T và 100BASE –FX, là

một single chip( đã tích hợp sẵn) có điện áp hoạt động là 5V. Có thể giao tiếp được với cả

PECL transceiver(5V) và LVPECL transceiver (3.3V) nhưng để phù hợp với nguồn 5V của

IC thì nên dùng PECL để không phải dùng thêm một nguồn phụ 3.3V cấp cho mạch. Đây chỉ

là khuyến cáo của người viết chứ không có sự khác biệt giữa việc dùng PECL và LVPECL.

Điểm yếu của IC này là nó được xây dựng trên một kiểu đóng gói 100 chân QFP. Vì vậy sẽ

gặp khó khăn khi tiến hành hàn mạch bằng phương pháp thủ công nếu người làm mạch không

có tay nghề. IC này cũng không có sẵn tại Việt Nam mà nếu muốn thì phải đặt hàng từ nước

ngoài. Tuy nhiên có thể nói đây là một lựa chọn tốt hơn hẳn KS8721BL,

c. IP113F của hãng ICPlus

Việc quyết định chọn IC cho một dự án phải trải qua một thời gian nghiên cứu, chọn

lọc khá kĩ lưỡng mới được một IC ưng ý. Và IP113F đã được người viết chọn làm IC xử lý

cho dự án media converter của mình. Bởi vì những ưu điểm mà nó mang lại lớn hơn cả

KS8721BL và DM9301FP.

34


Hình 2.37 Sơ đồ chân của IP113F

IP113F được xây dựng dựa trên kiểu đóng gói LQFP 48 pin single chip. Lợi thế này

sẽ giúp giảm kích thước mạch và tăng khả năng chống nhiễu sẽ được nói tới ở chương sau.

Điện áp hoạt động của IC là 2.5V, I/O hỗ trợ 3.3V. Đạt chuẩn giao tiếp 10/100BASE-T và

100BASE-FX. Là một single chip với cả hai cổng kết nối với Ethernet transceiver và Optic

transceiver. Có khả năng hoạt động ở chế độ full/half duplex tùy vào cấu hình người sử dụng

và khả năng tự động chuyển đổi cáp thẳng- cáp chéo MDI-MDIX.

35


Hình 2.38 Sơ đồ khối của IP113F

Bên trong IP113F gồm hai khối giao tiếp TX và FX có giao diện chung là MII, tương

tự như hai IC KS8721BL, nhưng kích thước nhỏ hơn và được đóng gói thành single chip. Các

chân MDC/MDIO để giao tiếp quản lý, ta có thể tích hợp vi điều khiển để quản lý từ xa thiết

bị này. Ngoài ra, IC còn có các chân SCL và SDA giúp giao tiếp với EEPROM để lưu trữ cấu

hình thiết bị, đề phòng trường hợp mất nguồn hoặc reset.

36


Hình 2.39 Sơ đồ ứng dụng media converter của IP113F

2.4. Nhiễu trong thiết kế PCB

2.4.1. Nhiễu trong thiết kế mạch điện tử tốc độ cao

Nhiễu (noise) trong thiết kế mạch điện tử là các loại tín hiệu tạp chất được sinh ra một

cách ngẫu nhiên gây ảnh hưởng xấu tới tín hiệu thông tin . Có hai loại nhiễu chính được chú

ý là nhiễu bức xạ ( Radiation noise) và nhiễu thu nhận ( reception noise). Nhiễu bức xạ là loại

nhiễu do chính thiết bị hoặc mạch điện đó gây ra còn nhiễu thu nhận là loại nhiễu do thiết bị

hoặc mạch điện đó nhận được khi hoạt động gần các nguồn nhiễu. Việc khử nhiễu phải bao

gồm cả hai quá trình khử radiation noise và reception noise. [18]

37


Hình 2.40 Kết hợp cả khử Radiation noise và Reception noise

2.4.2. Tại sao phải thiết kế chống nhiễu trước?

Trong việc thiết kế mạch điện tử, nhất là mạch điện tử tốc độ cao thì việc chống nhiễu

là việc cần phải lưu ý và phải làm từ khâu khởi tạo dự án. Chúng ta không thể đợi khi đã thiết

kế mạch xong rồi mới bắt đầu kiểm tra nhiễu vì muốn cải tạo bất cứ gì thì sẽ phải thay đổi lại

toàn bộ thiết kế làm tốn thời gian thiết kế, làm mạch và chi phí đặt mạch. Nhiễu không thể

mô phỏng trước được vì nó mang tính ngẫu nhiên do thiết kế nên việc tính toán khử nhiễu là

tương đối khó khăn đối với người không có kinh nghiệm nên đòi hỏi người làm mạch phải có

những kiến thức nhất định trong thiết kế mạch. Một điều đáng lưu tâm nữa là khi kết hợp quá

nhiều phương pháp khử nhiễu trên một mạch điện PCB có thể khiến bạn mất một chi phí

khá lớn vượt qua chi phí dự trù ban đầu để tạo ra thiết bị đó nên việc cần làm là khử nhiễu

một cách có hiệu quả vừa đủ để thiết bị hoạt động ổn định và tiết kiệm chi phí.

Hình 2.41 Mạch in PCB

2.4.3. Các loại nhiễu cần quan tâm trong thiết kế PCB

a. Nhiễu do ảnh hưởng qua lại của tín hiệu

38


Hình 2.42 Sự tồn tại của các tụ ẩn và cuộn cảm ẩn trong một mạch PCB

Nhiễu trong mạch PCB được coi như có sự ảnh hưởng qua lại của tín hiệu do các

thành phần tụ ảo và cuộn dây ảo. Các thành phần cảm kháng này tồn tại giữa hai đường mạch

hoặc là giữa hai lớp chất liệu đối với mạch nhiều lớp.

b. Nhiễu do mất phối hợp trở kháng

Hình 2.43 Nhiễu làm biến dạng tín hiệu

Một tín hiệu A được tạo thành bởi một linh kiện, nhưng trên đường truyền, trở kháng

ở đầu ra của linh kiện đó và đầu vào của linh kiện khác có sự khác nhau sẽ gây ra hiện tượng

phản xạ sóng tại linh kiện nhận. Sóng phản xạ sẽ gây chồng lấp lên tín hiệu chính và gây

biến dạng tín hiệu. Đây cũng chính là nguyên nhân chúng ta phải phối hợp trở kháng để đảm

bảo tín hiệu thông tin được toàn vẹn nhất.

c. Nhiễu do nguồn cung cấp thay đổi điện áp đột ngột

Hình 2.44 Nhiễu do nguồn không ổn định

39


Nguồn điện cung cấp cho mạch điện không ổn định cũng gây ảnh hưởng xấu tới mạch

điện. Lúc này các tụ có điện dung lớn là thực sự cần thiết để ổn định nguồn. Tụ lớn này được

thêm vào mạch nhằm mục đích mỗi khi điện áp nguồn bị sụt một cách đột ngột thì tụ này sẽ

phát hiện sự thay đổi điện áp trên đường dây nên sẽ xả điện bù vào giá trị mất mát, kết quả là

áp nguồn sẽ bằng phẳng hơn. Vì là tụ được đặt tại nguồn nuôi mạch nên loại tụ này thường là

tụ hóa hoặc là tụ Tantalum giá trị lớn vì vậy ta cần chú ý cực tính và điện áp đánh thủng của

tụ. Nếu không trường hợp xấu nhất xảy ra tụ có thể nổ nếu bị mắc ngược.

d. Nhiễu do quá trình thiết kế mạch in PCB

Do quá trình thiết kế PCB, người thiết kế đã tiến hành đi hai hay nhiều dây tín hiệu

song song quá gần nhau mà có thể tạo ra các giá trị khác nhau của tụ điện ẩn và cuộn cảm ẩn,

những thành phần này góp phần vào gây ảnh hưởng qua lại tín hiệu từ đường mạch in này lên

đường mạch in khác:

Hình 2.45 Ảnh hưởng của tín hiệu A lên tín hiệu B

Bởi vậy, tại bước đầu tiên của làm mạch in PCB, người thiết kế phải chú ý tới khoảng

cách giữa các dây tín hiệu và độ dày, chất liệu của board mạch in. Đối với các công ty làm

mạch in PCB, có một khuyến cáo là thiết bị CNC của họ có thể đi được các đường dây có

khoảng cách tối thiểu là bao nhiêu, với độ dày là bao nhiêu. Người làm mạch cần nghiên cứu

kĩ điều này trước khi đặt mạch tại các công ty làm mạch để tránh phải vẽ lại thiết kế do nhà

làm mạch không thể đáp ứng được yêu cầu, mỗi lần vẽ lại sẽ rất mất thời gian. Ví dụ: công ty

KimSonpcb là một công ty làm mạch lớn tại HCM có quy cách mạch in khuyến cáo là đường

mạch tối thiểu 8mil, khoảng cách hai đường mạch tối thiểu 8mil. Tuy nhiên chúng ta nên đi

dây khoảng cách và kích thước lớn hơn 10mil để hạn chế lỗi mạch, như thế sẽ tốt hơn.

Kích thước đường mạch càng nhỏ thì càng ít nhiễu nhưng phải đảm bảo đường mạch

chịu được dòng điện theo thiết kế, khoảng cách giữa các đường mạch càng rộng càng tốt.

Công cụ trên trang: http://www.skottanselektronik.com/ cho phép ta tính toán các chỉ số cần

40

http://www.skottanselektronik.com/


thiết khi thiết kế mạch như: tính hệ số nhiễu giữa hai đường mạch có bề rộng W hoặc tính bề

rộng tối thiểu đường mạch để chịu được dòng A (Ampere).

Lỗ xuyên Via giữa hai lớp của mạch PCB cũng là một thành phần gây hư hại cho tín

hiệu và thậm chí nó còn gây nguy cơ lỗi mạch cao, nhất là với công nghệ làm mạch của Việt

Nam hiện nay còn non kém thì việc hạn chế đi xuyên lỗ Via là việc làm cần thiết.

2.4.4. Các phương pháp khắc phục nhiễu trong thiết kế PCB

a. Chọn IC dán QFP thay vì IC nổi DIP

Hình 2.46 Lựa chọn kiểu đóng gói QFP thay vì DIP

Mỗi IC khi được đưa ra ngoài thị trường đều có kiểu đóng gói riêng, một IC có thể có

nhiều kiểu đóng gói cả DIP hoặc SMD và dựa và kiểu đóng gói này mà người ta sẽ vẽ được

các sơ đồ chân tương ứng, từ đó tạo nên các thư viện chân IC. Ví dụ KS8721BL đã trình bày

ở trên có hai kiểu đóng gói là SSOP và QFP.

IC dán QFP với công nghệ sản xuất cao hơn và hiện đại hơn chắc chắn sẽ cho khả

năng chông nhiễu tốt hơn loại IC DIP nên người thiết kế nên tìm hiểu trước nếu có loại IC

dán cho ứng dụng của mình thì hãy lựa chọn nó

b. Chọn IC tích hợp single-chip

Hình 2.47 Chọn IC đã tích hợp single chip

Nguyên nhân của việc chọn này rất đơn giản, vì các dây tín hiệu nối giữa hai linh kiện

là một thành phần gây nhiễu không hề nhỏ khi thi công. Một IC đã tích hợp thì đã được nhà

sản xuất kiểm tra kĩ nhiễu mới đưa ra thị trường.

c. Điều chỉnh giá trị của tụ và trở lọc nhiễu cho bộ tạo dao động thạch anh

41


Hình 2.48 Khử nhiễu cho bộ dao động

Nếu có thể thì hãy đặt thạch anh gần với IC và chọn thạch anh có tần số nhỏ nhất mà

đáp ứng được yêu cầu thiết kế bởi vì tần số càng cao thì chỉ số EMI càng lớn, nhiễu càng dễ

xảy ra. Sau đó chúng ta có thể tham khảo sơ đồ khử nhiễu như trên, điều chỉnh các giá trị tụ

C1, C2 và R2 để có kết quả tín hiệu tốt nhất. Thông thường thạch anh có giá trị tầm Mhz thì

tụ có giá trị tầm pF.

d. Chọn nguồn cung cấp có giá trị nhỏ nếu IC có thể chạy được

Hình 2.49 Chọn nguồn thích hợp

Đây là một cách tương đối đơn giản, bởi vì công suất nhiễn tỉ lệ với bình phương biên

độ điện áp :P=VI=V2Z. Ví dụ thay vì dùng nguồn 5V và dùng nguồn 3.3V thì sẽ giảm một

lượng nhiễu đáng kể( thông thường việc làm giảm được 57% nhiễu)

e. Lọc nhiễu bằng bộ lọc LC

Hình 2.50 Sơ đồ bộ lọc nhiễu LC

Đây là một cách phổ biến được dùng hiện nay, cuộn Ferrite bead có chức năng chặn

cao tần và tụ thì có chức năng lọc cao tần. Đặt bộ lọc LC tại nguồn nuôi IC sẽ giảm được hiện

tượng răng cưa thường thấy. Làm IC hoạt động ổn định và không bị nóng.

42


Tuy nhiên cần chú ý là không đặt ferrite bead tại đường tín hiệu có tần số cao hoặc là

đường xung clock vì cuộn ferrite có thể gây mất tín hiệu trên đường truyền. Thông thường

người ta đặt ferrite bead tại đường nguồn của thiết bị.

Đối với tín hiệu xoay chiều, tụ điện đóng vai trò như một điện trở và giá trị điện trở

đó phụ thuộc và điện dung tụ và tần số tín hiệu. Công thức được mô tả như sau:

Zc=1

ƱC

Ví dụ đối với tín hiệu có tần số100Mhz, tụ có điện dung 10pF có trở kháng là

Zc=170(Ohm) và tất nhiên với tín hiệu DC thì tụ cách ly điện áp.

Hình 2.51 Đáp ứng trở kháng của tụ điện 10pF

Bảng sau cho ta biết mức độ đáp ứng trở kháng của các giá trị tụ khác nhau đối với

các tần số khác nhau của hệ thống.

Hình 2.52 Đáp ứng trở kháng của tụ điện với các giá trị tần số khác nhau

Từ đó chúng ta có thể chọn các loại tụ khác nhau để lọc nhiễu cho các ứng dụng khác

nhau như đối với nguồn cấp gần IC hoặc các ngoại vi thì dùng tụ cỡ 0.01-0.1uF còn đối với

nguồn chính thì nên dùng tụ ổn định nguồn có giá trị lớn hơn, khoảng tầm 1-100uF để ổn

định điện áp như đã trình bày ở trên.

43


Bảng 2.4 Các công dụng thực tế của từng giá trị tụ điện trong mạch PCB

f. Hạn chế nhiễu bằng chính quy trình thiết kế PCB

Cách này phụ thuộc vào trình độ của người thiết kế, có thể kể ra một vài kinh

nghiệm mà người viết đã biết và áp dụng vào luận văn này:

-Đi dây có ít lỗ xuyên Via nhất,

-Đi dây có bề rộng lớn hơn với đường nguồn và nhỏ hơn với đường tín hiệu, ví dụ đối

với nguồn 5V thì đường nguồn 30mil và đường tín hiệu 10mil là ổn.

-Hạn chế đường tín hiệu bẻ góc 90 độ, nếu có thì hãy làm mượt nó

-Giữa tụ bypass nguồn của IC không nên đi xuyên via mà hãy đi via ở sau tụ

-Không được đi dây dưới thạch anh dao động

-Sau khi thiết kế, phủ GND toàn mạch là việc làm cần thiết sau khi hoàn thành.

3. THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN PHẦN CỨNG

3.1. Yêu cầu thiết kế

Tạo ra một sản phẩm media converter có khả năng giao tiếp cả hai hướng cáp xoắn

UTP-5 với cổng RJ-45 và cáp quang với cổng SC.

44


Hình 3.53 Cáp UTP Cat-5 với đầu nối RJ-45

Loại cáp UTP Cat-5 là loại cáp được sử dụng rộng rãi hiện nay trong hầu hết các thiết

bị có hỗ trợ kết nối Ethernet. Vì vậy để có tích thực tiễn, thiết kế phải được ứng dụng với kết

nổi cổng RJ-45 với loại cáp này và chuẩn tốc độ 10/100BASE-T

Hình 3.54 Cáp quang sợi đơn mode với đầu nối SC

Để truyền tín hiệu đi xa hàng trăm kilomet thì cáp quang là lựa chọn tối ưu, tuy có

nhiều đầu kết nối có thể tương thích với chuẩn 100BASE-FX nhưng đầu nối SC là đầu nối

được sử dụng rộng rãi nhất. Loại đầu nối này cũng dễ dàng kiếm linh kiện module cổng kết

nối nhất.

45


Mặc dù trong ba dải bước sóng 850nm, 1310nm và 1550nm thì 1550nm là dải bước

sóng có sự suy hao ít nhất nhưng thực tế bước sóng 1310nm lại phổ biến sử dụng tại Việt

Nam nên thiết bị thiết kế phải làm việc tại dải bước sóng này thì mới tương thích được với

các đường truyền cáp quang hiện nay được.

Thiết bị phải có khả năng hoạt động ổn định trong một thời gian dài mà không bị các

vấn đề như quá nóng, cháy mạch, lỗi. Các thông số hoạt động như băng thông(bandwidth), tỉ

lệ lỗi datagrams(lost/ total datagrams), độ rung(jitter), mức công suất phát quang phải ở mức

cho phép và đạt chuẩn thiết kế đặt ra trước.

Bảng 3.5 Yêu cầu về thiết kế cho media converter

Hệ số Yêu cầuBăng

thông(bandwidth)>90Mbps

Tỉ lệ lỗi datagrams <1%Độ rung(jitter) Càng ít càng tốt

Mức công suất phát quang

>-35dBm

3.2. Phân tích

3.2.1. Lựa chọn Ethernet transceiver

Để cho mạch nhỏ gọn, ta chọn loại Ethernet transceiver có tích hợp cuộn dây filter cụ

thể là HR911102A của HanRun. Như đã biết ở phần lý thuyết tổng quát, loại transceiver này

cho cổng kết nối RJ45 và đảm bảo tốc độ 10/100BASE-T . Vì tốc độ tối đa mà media

converter phải đạt được là 100Mbps nên loại transceiver này đã đảm bảo yêu cầu thiết kế. Tại

thị trường TP.HCM có một loại module Ethernet board đã tích hợp HR911102A và đưa ra

các chân TX/RX nên chúng ta sẽ sử dụng module Ethernet board này cho việc thử nghiệm

kiểm tra board đề phòng các trường hợp sai sót. Tuy nhiên cũng cần lưu ý là cần phải thay

đổi vài điểm ở module Ethernet board này để có thể hoạt động được với IC chúng ta chọn vì

mỗi loại IC có một quy tắc truyền dữ liệu khác nhau đòi hỏi kiểu cấp dòng, áp khác nhau.

46


Hình 3.55 Module Ethernet board

3.2.2. Lựa chọn Optic transceiver

Với nhiều loại optic transceiver như đã nghiên cứu ở lý thuyết nhưng ta chỉ

quan tâm loại nào thỏa mãn yêu cầu thiết kế. Sau khi xem xét thì ta có thể dùng 1X9 optic

fiber transceiver OCM-3511 của hãng Lucktrans vì loại này có giao tiếp FX gồm 5 dây tín

hiệu, 2 dây TD+/- ,2 dây RD+/- và một dây SD nên có thể giao tiếp được với các loại IC đã

khảo sát ở phần lý thuyết. Loại này cũng có cổng kết nối là SC và phát bước sóng là 1310nm.

Chi tiết hơn được thể hiện trong bảng sau :

Bảng 3.6 Các đặc tính của transceiver OCM-3511 [19]

Tên linh kiện OCM-3511

Bước sóng làm việc 1310nmLoại cổng kết nối SCĐiện áp cấp nguồn 5V

Loại laser FPLoại photodiode InGaAsP PIN

Kiểu đóng gói chân Header 1X9Công suất phát Lớn hơn-12dBmĐộ nhạy bộ thu -38dBm đến-36dBm

Nhiệt độ hoạt động -20 độ C đến 70 độ C

Chức năng các chân của OCM-3511 được thể hiện trong bảng sau.

47


Bảng 3.7 Chức năng các chân của transceiver OCM 3511

Chân Kí hiệu Đặc tính Chức năng1 GNDR 0V GND của bộ thu2 RD Hai tín hiệu vi

saiChân xuất tín hiệu thu

3 NRD Chân tín hiệu đảo ngược của RD4 SD 3.6V Chân báo hiệu có ánh sáng trong cáp quang5 VCCR 5V Chân nguồn của bộ thu6 VCCT Chân nguồn của bộ phát7 NTD Hai tín hiệu vi

sai Chân tín hiệu đảo ngược của TD

8 TD Chân nhận tín hiệu để phát đi9 GNDT 0V GND của của bộ phát

Cần chú ý một điểm là các chân TD+/- và RD+/- là các chân truyền tín hiệu vi sai, đó

cũng là một điểm thường được thấy trong các dây tín hiệu tốc độ cao vì với hai dây tín hiệu

vi sai sẽ cho ta một tín hiệu toàn vẹn nhất. Cũng cần chú ý một điểm là điện áp ở mức cao

của chân SD là 3.6V mà thông thường I/O của các IC chỉ chịu được áp 3.3V nên khi tiến

hành thiết kế mạch cần có mạch phân áp.

Hình 3.56 Sơ đồ các chân của OCM-3511

48


Hình 3.57 Hình ảnh thực tế của OCM-3511

3.2.3. Lựa chọn IC quang xử lý trung tâm

IC quang được coi như là trái tim của hệ thống media converter.Việc lựa chọn IC xử

lý quang trung tâm đóng vai trò mấu chốt để cho ra một thiết bị media converter chất lượng

hay không. Thông qua quá trình tìm hiểu các loại IC quang như lý thuyết đã trình bày, người

viết đã chọn dùng IC IP113F làm trái tim của hệ thống. Lý do của việc chọn này cũng vì so

sánh thấy được sự ưu việt của IP113F so với các IC xử lý còn lại.

IP113F là thế hệ IC xử lý quang mới nhất của hãng ICPlus. Trước đó, hãng đã cho ra

đời loại IC có chức năng giải mã tín hiệu quang-điện như IP175…Tuy nhiên, IC đời đầu rất

giới hạn chức năng, hiệu năng lại không cao do được đóng gói chân theo kiểu đóng gói xưa

nhiều chân hơn. IP113F được đóng gói theo chuẩn QFP với 48 chân, là một IC dán lại là một

single chip IC nên theo như nghiên đã nói ở phần lý thuyết thì IP113F cho hiệu xuất chống

nhiễu rất tốt. Điều này đặc biệt có ý nghĩa trong các thiết bị xử lý tín hiệu quang tốc độ cao vì

nhiễu sẽ làm ảnh hưởng rất lớn đến thiết bị. So với KS8721BL phải sử dụng hai IC giải mã

thì IP113F gọn hơn khi chỉ chuyên dùng cho chức năng giải mã tín hiệu quang sang tín hiệu

điện nên chỉ cần dùng một IC là đủ cho một bộ media converter.

49


Hình 3.58 Hình thực tế của IP113

IP113F cũng có thiết kế các chân LED I/O báo hiệu giúp cho việc kiểm tra hoạt động

được dễ dàng hơn. Nhờ vào sự sáng tắt của LED báo hiệu mà ta có thể biết được cổng giao

tiếp nào đang hoạt động, cổng nào không hoạt động, kiểm tra lỗi…

50


Hình 3.59 Sơ đồ chân của IP113F [20]

Để làm việc được với IC này ta cần phải hiểu hết các chân và chức năng của chúng.

Một sai sót nhỏ trong quá trình thiết kế cũng có thể làm chết linh kiện.

Bảng 3.8 Chức năng các chân của IP113F [20]

51


52


53


54


55


3.3. Sơ đồ khối tổng quát của mạch media converter luận văn

Kết hợp những linh kiện chính được lựa chọn như đã trình bày trên, ta có một sơ đồ

khối của bộ media converter được thiết kế như sau.

Hình 3.60 Sơ đồ khối thiết kế media converter

56


Trong sơ đồ trên , đầu thu của OCM-3511 có chức năng nhận tín hiệu sóng ánh sáng

và chuyển chúng ra dạng tín hiệu điện và tại đầu phát thì ngược lại.

Hình 3.61 Sơ đồ khối của OCM-3511

Tại đầu thu, một PIN photodiode có chức năng nhận tín hiệu ánh sáng và chuyển

chúng sang dạng điện, sau đó nhờ một IC tiền khuếch đại để khuếch đại tín hiệu lên rồi tín

hiệu này được lượng tử hóa bởi một IC lượng tử. Cuối cùng chúng được xuất ra thành hai tín

hiệu vi sai tại đầu ra RX+ và RX- .

Tại đầu phát, một tín hiệu đầu vào tại chân vi sai TX+/- sau khi được xử lý sẽ được

một IC lái dòng chuyển sang FP laser và phát đi dưới bước sóng 1310nm.

Vì OCM3511 được thiết kế để làm việc với bước sóng 1310nm nên nếu ta cắm đầu

vào một sợi quang có bước sóng khác, như là 1550nm hoặc 850nm thì nó sẽ không hiểu được

và sẽ giải mã sai tín hiệu. Bước sóng sai lệch được chấp nhận đối với OCM-3511 là 1263nm -

1360nm. Chân SD của OCM-3511 phát ra tín hiệu mức cao(3.6V) báo hiệu rằng đường

quang đang hoạt động, phát ra tín hiệu mức thấp(0V) báo hiệu rằng đường quang đang tắt vì

thế ta có thể sử dụng chân SD để dùng cho các ứng dụng tiết kiệm năng lượng bằng cách tắt

hệ thống tự động khi không sử dụng.

Ở giữa là IC xử lý quang,ở giao diện với cáp quang, nhận các tín hiệu từ OCM-3511

và giãi mã, mã hóa chúng để chuyển qua dạng mã hóa dùng cho chuẩn 10/100BASE-T

57


Hình 3.62 Sơ đồ khối bên trong IP113

Bên trong IC gồm hai phần tách biệt nhau có giao diện chung MII, giao diện bên

100M FX là giao diện quang khi phân tích kĩ ra gồm các khối sau:

Hình 3.63 Sơ đồ khối giao diện xử lý tín hiệu quang [16]

Đây cũng là cách xử lý tín hiệu của hầu hết các IC xử lý quang. Đầu tiên, tín hiệu

NRZI của chuẩn 100BASE-FX sẽ được đưa vào đầu thu RX của IC, lưu ý là tín hiệu này là

phần bù của hai tín hiệu vi sai RX+ và RX-. Sau đó tín hiệu sẽ được chuyển từ mã NRZI sang

mã NRZ mục đích là để dễ dàng cho việc giải mã khối 4B5B ở khối tiếp theo. Sau khi được

giải mã 4B5B tín hiệu sẽ được chuyển từ nối tiếp sang song song để đưa ra giao diện MII

gồm các chân song song.Ở phía phát cũng được thực hiện với quy tình tương tự nhưng ngược

lại để cho ra một tín hiệu mã đường dây NRZI đã được mã hóa khối 4B5B. Về mã NRZI và

4B5B thì người đọc có thể tham khảo ở phần lý thuyết tổng quát.

Ở phía giao diện với cáp xoắn chuẩn 10/100BASE-T ta cũng phân tích sơ đồ khối

tổng quát gồm các khối

58


Hình 3.64 Sơ đồ khối giao diện xử lý tín hiệu điện

Tín hiệu sau khi nhận được qua cổng MII của bên giao diện quang sẽ được chuyển

qua cổng MII của giao diện điện. Tại đây, dữ liệu sẽ được chuyển từ sạng song song sang nối

tiếp rồi được chuyển từ mã NRZ sang mã NRZI rồi mới được mã hóa MRL-3 để truyền đi

theo chuẩn 100BASE-T. Chú ý là nếu ở đây cài đặt là chuẩn truyền 10BASE-T thì tín hiệu sẽ

được mã hóa Manchester ngay từ lúc nhận được dữ liệu NRZ. Việc quy định kiểu truyền nào

10Mbps hay 100Mbps là do người thiết kế mạch quy định bằng cách cấu hình các chân của vi

xử lý. Tương tự như thế phía bên nhận RX sẽ làm quy trình ngược lại để đưa ra các chân

song song của giao diện MII nhằm giao tiếp với các chân MII của bên phát tín hiệu quang.

Sau khi thu được các tín hiệu dạng chuẩn 10/100BASE –T thì tại khối tiếp theo ,

chúng được chuyển qua transceiver HR911102A của HanRun. Tại đây, tín hiệu sẽ được

truyền đi ra ngoài của cổng RJ-45.

59


Hình 3.65 Bên trong một transceiver HR911102A

Biến áp cách ly ở trong HR911102A có hai chức năng chính là cách ly DC giữa hai

đầu và chức năng thứ hai là lọc nhiễu. Ở phía đầu ra, vì ta dùng chuẩn kết nối 10/100BASE-T

nên đầu ra cáp UTP ta chỉ dùng các chân 1, 2, 3, 6. Các chân còn lại 4,5,7,8 có thể dùng vào

ứng dụng khác nhưng tốt nhất nên nối đất để tránh nhiễu ảnh hưởng đến hệ thống của chúng

ta.

3.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý kết hợp các phương pháp lọc nhiễu

Sơ đồ nguyên lý được vẽ trên phần mềm Altium designer. Sau đây, người viết không

chỉ trình bày cách thiết kế, tính toán, bố trí linh kiện mà còn thực hiện các phương pháp lọc

nhiễu và ổn định nguồn đã được nghiên cứu ở phần lý thuyết. Các việc làm liên quan đến xử

lý nhiễu phải được thực hiện từ khâu thiết kế để đảm bảo mạch chạy ổn định.

Để thuận lợi cho việc kiểm tra, người viết đã chia mạch ra làm 3 phần nhỏ và lần lượt

thiết kế từng phần: phần optic transceiver, Ethernet transceiver và IC xử lý trung tâm. Nếu có

bất kì sai sót gì thì ta chỉ cần sửa phần bị sai mà thôi. Thực tế là do không có kinh nghiệm

nên người viết đã phải làm mạch tới lần thứ 3 mới chạy được nên các bạn chú ý theo dõi để

không mắc phải những sai lầm khi thiết kế .

60


3.4.1. Khối Optic transceiver OCM-3511

Đây là khối có chức năng giao tiếp giữa vi xử lý trung tâm và cáp quang. Việc thiết kế

phân áp và cách ly điện áp DC giữa module optic và IC chính cần tham khảo theo sơ đồ gợi ý

của nhà sản xuất module. Ở đây ta dùng là loại module quang 5V OCM-3511 của trung quốc

có sơ đồ gợi ý như sau:

Hình 3.66 Sơ đồ gợi ý của nhà sản xuất [19]

Tuy nhiên, sơ đồ này chưa thể hoạt động được. Ta cần cải thiện lại thiết kế như sau:

61


Hình 3.67 Thiết kế sau khi cải thiện của phần giao tiếp optic transceiver

Sau đây ta sẽ tiến hành phân tích tại sao lại thiết kế như vậy.

Hình 3.68 Phân áp cho dây SD để phù hợp giao tiếp với IC

62


Dây SD- fiber signal detected là dây tín hiệu để báo hiệu cho IC biết là có tín hiệu

quang đến. Nếu điện áp trên pin FXSD(pin 18) của vi điều khiển lớn hơn 1.35V thì được hiểu

là mức 1, ngược lại là mức 0( tại VCC_IO tham khảo là 2.5V) còn đối với module optic thì

cấp phát 3.6 V nên ta cần làm mạch phân áp cho chân FXSD của vi điều khiển. Khi module

optic tích cực chân SD lên 3.6V thì SD của vi điều khiển là 1.35V còn khi mudule optic tích

cực chân SD xuống 0V thì chân SD của vi điều khiển là 0V.

Thiết kế cho hai dây tín hiệu phát TD+/- cũng cần được thay đổi như sau.

Hình 3.69 Kéo trở lên cho hai dây TD+/-

Mắc điện trở kéo lên cho dây TD+/- . Đây là một việc làm bắt buộc để cho IC có thể

làm việc được. Ý nghĩa của việc này được lý giải như sau: khi tín hiệu ra của dây TD+/- tích

cực lên mức 1, tức là 2.5V, thì mức điện áp này sẽ cân bằng với mức 2.5 V kéo lên nên

không có dòng chảy trong mạch, tuy nhiên nếu TD+/- tích cực xuống mức 0 thì dòng sẽ đổ từ

nguồn A2V5 ngoài vào, điều này rất cần thiết để tránh cho IC trở thành thiết bị cấp nguồn,

nhất là những IC nhiều chân sẽ gây nóng và hỏng hóc.

63


Các tụ C7, C8 là các tụ 0805 SMD5% 100nF đóng vai trò cách ly DC. Đây là kiểu bố

trí thường thấy ở các mạch hai tầng có điện áp DC khác biệt nhau và người ta gọi là tụ ghép

cách ly DC ( Coupling capacitor). Trong mạch trên IC quang có mức điện áp I/O là 2.5V

còng transceiver có mức điện áp là 3.6V được tạo bởi cặp điện trở phân áp 68 Ohm và 180

Ohm chia áp của nguồn VCC 5V. Vì vậy ta không thể kết nối trực tiếp hai thành phần điện áp

này lại với nhau được. Giải pháp được đưa ra ở đây là sử dụng các tụ “Coupling Capacitor”

với giá trị nhỏ cỡ . Theo công thức tinh giá trị dung kháng ở lý thuyết

Zc=1

ƱC

Thì tụ 100n cho ta giá trị Zc=0.026 Ohm tại tần số 60 Mhz( đây là tần số tín hiệu đo

được trên chân tín hiệu bằng dao động kí)

Hình 3.70 Chức năng cách ly DC của tụ coupling

Các điện trở kéo lên R11 và R12 cũng đóng vai trò làm phối hợp trở kháng nếu đường

truyền quá dài, tuy nhiên ở đây chức năng chính là kéo lên nên có thể chọn là 100 Ohm hoặc

50 Ohm

64


Hình 3.71 Tín hiệu kiểm tra đo được tại chân TD+/-

Sau khi thực hiện phần cứng, ta phải dùng dao động kí (oscilloscope) để kiểm tra

dạng tín hiệu ở dây tín hiệu có đúng như lý thuyết không. Như ở hình trên ta thấy dạng tín

hiệu được mã hóa NRZI đúng như chuẩn 100BASE-FX. Vì chỉ cần kiểm tra dạng sóng nên ta

không quan tâm tới các giá trị khác, cách đo là ta sẽ dùng dây GND của dao động kí cắm vào

một trong hai dây TD+/- và dây probe cắm vào dây TD+/- còn lại.

Tương tự dây RD+/- cũng cần được kéo lên nhưng do cực RD+/- của IC xử lý là cực

thu nên ta cần hạn chế dòng vào để tránh làm hỏng IC. Tụ C9 với giá trị 0.1uF được thêm vào

để lọc bớt nhiễu nguồn 2.5V có thể ảnh hưởng đến tín hiệu cấp cho IC.

65


Hình 3.72 Kéo trở lên cho hai dây RD+/-

Hình 3.73 Dạng tín hiệu kiểm tra đo được trên chân RD+/-

Sau khi kiểm tra bằng dao động kí(oscilloscope) ta cũng thu được tín hiệu tại chân

RD+/- là loại tín hiệu được mã hóa NRZI đúng theo chuẩn 100BASE-FX, trên hình là tín

hiệu khi chưa có gắn sợi quang vào đầu của transceiver nên tín hiệu luôn ở mức 1 và trạng

thái đảo liên tục. Cũng để ý rằng tín hiệu rất mượt , gần như không có nhiễu ảnh hưởng tới,

việc lọc bằng tụ C9=0.1uF đã cho một kết quả khá tốt.

Tín hiệu được truyền/ nhận ở module quang là tín hiệu vi sai mã hóa 4B5B NRZI theo

chuẩn 100Base FX bằng hai cặp dây song song nhau. Vì dùng tín hiệu vi sai nên cho kết quả

khử nhiễu rất tốt do nhiễu giống nhau trên 2 đường tín hiệu sẽ bị triệt tiêu tại bộ thu.

66


Hình 3.74 Ý nghĩa của việc truyền tín hiệu vi sai

Transceiver được ổn định nguồn nhưng vì dùng nguồn nuôi 5V nên tụ ổn định nguồn

của transceiver optic có giá trị lớn,ở đây ta chọn tụ 470uF

Hình 3.75 Ổn định nguồn cho transceiver optic

67


Hình 3.76 Mạch sau khi thiết kế bằng Altium designer của optic transceiver

Các tụ lọc và ổn định nguồn nên được đặt sát với linh kiện được cấp nguồn để có hiệu

quả nhất.

3.4.2. Khối Ethernet transceiver HR911102A

Transceiver ở đây ta dùng là loại đã tạo thành module, tuy nhiên cũng cần lưu ý là ta

phải cải thiện lại thiết kế của module Ethernet này để phù hợp với IC quang thì mạch mới

hoạt động được.

68


Hình 3.77 Sơ đồ nguyên lý của board Ethernet [21]

Do đặc tính của IC xử lý quang trung tâm nên cần phải dùng điện trở kéo lên để cấp

thêm dòng cho hai dây TP+/-. Vì vậy ta phải nối chân số 3 và 6 của transceiver lên nguồn.

Ngoài việc gắn tụ ổn định nguồn C3 cho transceiver HR91102A thì việc gắn thêm tụ

C1, C2 để làm mượt cho các tín hiệu truyền và nhận là việc cần làm . Thêm vào đó R1, R2,

R3, R4 là các điện trở kéo lên và có nhiệm vụ phối hợp trở kháng . Việc kéo điện trở lên thì

cũng tương tự như đã giải thích ở TD+/- của transceiver quang. Trở kháng đặc tính giữa hai

đường vi sai TP+/- là 100 Ohm vì vậy nếu có thể thì dùng cặp điện trở 49.9 Ohm thì sẽ tốt

hơn cặp 51 Ohm.

Hình 3.78 Tín hiệu kiểm tra đo được trên các chân TD+/-

Cũng giống như optic transceiver, tín hiệu ở Ethernet transceiver cũng được mã hóa vi sai để

giảm thiểu nhiễu đến mức thấp nhất. Sau khi dùng dao động kí để kiểm tra dạng sóng, ta

nhận thây tín hiệu ở cổng TD+/- và RD+/- được mã hóa theo kiểu MTL-3 đúng theo chuẩn

100BASE-T.

69


3.4.3. Khối IC quang xử lý trung tâm

Hình 3.79 Sơ đồ nguyên lý khối IC

Từ việc chọn IC xử lý trung tâm là IP113F, ta bắt đầu tiến hành thiết kế theo IC này

để thực hiện công việc giải mã tín hiệu quang-điện. Ta phải biết chức năng của từng chân và

phương thức hoạt động của chúng thì mới thiết kế được.

Ở đây, các chân DVCC và AVCC sẽ được kết nối thẳng đến nguồn 2.5V để cấp

nguồn cho IC quang, mức sai lệch điện áp có thể là 2.375V-2.645V tuy nhiên theo

datasheet,nguồn AVCC là nguồn Analog VCC đòi hỏi phải có sự ổn định cao hơn nguồn

DVCC nên trong phần thiết kế nguồn ta sẽ phải chú ý lọc nhiễu cẩn thận. Các dây cấp nguồn

I/O như GND_IO hoặc VCC_OI ta cấp điện áp tham khảo của các chân I/O vào chân này, ở

đây ta sẽ dùng 2.5V làm điện áp tham khảo vì sẽ không tốn công tạo thêm một nguồn khác, ví

dụ 3.3V.

70


Chân số 2 là chân BGRES , theo datashet thì ta phải kéo điện trở xuống 6.19K Ohm,

tuy nhiên ta vẫn có thể dùng các trở 10K cho dễ dàng vì trở 6.19K rất hiếm tại Việt Nam.

Các chân tín hiệu TX gồm có RXIP, RXIM, TXOP, TXOM và FX gồm có FXRDP,

FXRDM, FXTDP, FXTDM, FXSD ta sẽ đưa ra hai header 8 để giao tiếp với các transceiver

quang-điện. Các chân LED báo hiệu ta sẽ đặt nhãn để liên kết đến khối điều khiển LED.

Tương tự các chân còn lại ta cũng đặt nhãn để cho mạch trực quan hơn, việc sử dụng sẽ được

tiến hành ở các khối khác. Vì không sử dụng chức năng điều khiển remote control nên ta nối

chân 48 là MDIO lên mức 2.5V.

Để IC hoạt động ổn định hơn, ta nên dùng thêm các tụ lọc nhiễu 0.01uF đặt gần IC.

Các tụ được dùng là loại 0805 SMD 5%.

Hình 3.80 Bố trí tụ lọc nhiễu gần xung quanh IC

3.4.4. Khối cấp nguồn

Một ưu điểm cho IP113F là chip sử dụng nguồn nuôi 2.5V nên sẽ hạn chế nhiễu hơn

do điện áp tương đối nhỏ như đã nói ở phần lý thuyết nhiễu và vì đây là một mức áp thông

dụng nên sẽ dễ dàng tìm thấy IC ổn áp mức này ở Việt Nam.

Hình 3.81 IC ổn áp LM1117 2.5 được dùng làm nguồn chính cho mạch luận văn

71


LM1117 là một IC ổn áp thuộc loại LDO ổn áp tuyến tính với điện áp ra là 2.5V và

dòng ra là 800mA theo datasheet. Lưu ý là loại LM1117 chỉ chịu được điện áp đầu vào lớn

nhất là 20V. Nếu quá mức điện áp này thì có thể gây cháy nổ cho mạch linh kiện của chúng

ta.

Hình 3.82 Sơ đồ nối chân của LM1117 để tạo áp 2.5V

Hình 3.83 Sơ đồ nguyên lý của khối nguồn

Mạch lọc nguồn được thiết kế như trên, cuộn dây ferrite L1 là cuộn lọc nhiễu cao tần

sẽ giúp lọc bớt thành phần răng cưa và hài nhiễu do nguồn từ adapter đưa vào. Các tụ giá trị

lớn 10uF có tác dụng ổn định nguồn, đề phòng trường hợp sụt áp đột ngột. Các tụ 0.1uF và

1nF được dùng để lọc bớt các thành phần nhiễu cao tần.

Lọc nhiễu nguồn giúp cho hạn chế việc nóng lên một cách bất thường của IC nguồn

và ổn định các linh kiện trong mạch vì vậy mạch lọc nguồn của luận văn được thiết kế khá

kĩ . Theo như chú ý ở phần thiết kế IC xử lý trung tâm thì ta cần lọc nguồn kĩ hơn nữa cho tín

hiệu cấp lên chân AVCC nên ở đây ta kết hợp sử dụng bộ lọc LC để tạo một nguồn AVCC

đảm bảo ổn định

72


Tụ ổn định nguồn ở đây được sử dụng là các tụ Tantalum chất lượng để cho khả năng

lọc nhiễu và ổn định cao nhất, khi hàn mạch cần chú ý các cực tính của tụ, tránh hàn lộn cực

có thể gây nên cháy nổ tụ và sốc điện cho các linh kiện khác.

Khi lựa chọn các cuộn ferrite lọc nguồn cần lưu ý tới dòng điện hoạt động và trở DC

của cuộn ferrite . Nếu như một ứng dụng cần các dòng lớn cỡ trên 2A thì ta nên chọn loại

power inductor có giá trị chịu dòng lớn. Còn với ứng dụng media converter này thì dòng do

IC nguồn tạo ra cỡ 700mA nên ta có thể dùng các cuộn ferrite dán SMD 0805 5% hoặc các

cuộn ferrite DIP đều được.

3.4.5. Khối công tắc điều khiển chính

Hình 3.84 Sơ đồ nguyên lý khối công tắc điều khiển chính

Ta chia các dạng công tắc điều khiển trong mạch ra làm hai loại, loại dùng điện trở

kéo 1K lên 2.5V và loại dùng điện trở 1K kéo xuống GND. Việc xem xét một chân điều

khiên thuộc dạng nào thì ta phải xem datasheet của IP113F. Lấy ví dụ chân SPEED_MODE

là chân dùng để cài đặt tốc độ của bộ media converter là 10Mbps hay 100Mbps. Theo như

datasheet thì chân SPEED_MODE là loại chân IPH tức là giá trị mặc định của nó là mức cao.

Nếu ta muốn đổi trạng thái của nó xuống mức thấp thì phải kéo điện trở xuống GND và ta

dùng switch để làm công việc này.

Các điện trở được chọn dùng là loại R0805 SMD 5%, switch được dùng là loại DIP

switch 10 để cho mạch được gọn, đẹp.

73


Hình 3.85 DIP Switch 10

3.4.6. Khối LED báo hiệu

Hình 3.86 Sơ đồ nguyên lý của khối LED

Việc thiết kế khối LED tương đối đơn giản, chỉ cần chú ý rằng các LED này được tích

cực mức thấp, tức là LED sẽ sáng khi tín hiệu trên PIN LED có điện áp 0V. Đây cũng là kiểu

thiết kế thường gặp ở các IC để giúp cho IC không phải trở thành nguồn cung cấp áp cho

LED, giúp IC đỡ nhiễu và nóng. Nguồn cấp cho LED bây giờ là nguồn 2.5V lấy từ LM1117.

74


Ở sơ đồ trên ta thấy có gắn thêm tụ ổn định 100uF. Bởi vì các LED sẽ thay đổi trạng

thái liên tục khi mạch hoạt động và đó là thành phần gây nên sự thay đổi điện áp và nhiễu cho

nguồn 2.5V.

Nhờ vào khối LED mà ta có thể biết được rằng IC đang hoạt động tốt hay không, có

khối nào lỗi không, đường truyền nào bị gián đoạn hay không. Chức năng của từng LED

được mô tả trong bảng sau:

Bảng 3.9 Chức năng báo hiệu của khối LED

PIN Tên LED ON OFF31 FX_SD Phát hiện tín hiệu quang Không có tín hiệu33 FX_FDX Fiber full duplex Fiber half duplex32 FX_LINK Fiber link ok Fiber link fail36 TP_FDX TP full duplex TP half duplex37 TP_LINK TP link ok TP link fail38 TP_SPD 100Mbps 10Mbps30 FX_FEF_DET Lỗi Tốt

POWER Đã cấp nguồn Chưa cấp nguồn

3.4.7. Khối tạo dao động thạch anh

Hình 3.87 Sơ đồ nguyên lý khối tạo dao động thạch anh

Việc thiết kế cho bộ tạo dao động tương đối đơn giản như hình trên.

Thạch anh dao động 25Mhz là bắt buộc cho ứng dụng này và không thể thay thế

bằng các loại có giá trị khác, lý do của việc này là vì bên trong IC xử lý trung tâm

thực thiện các giao tiếp MII nên nó cần được cấp một clock tham khảo là 25Mhz,

đó là clock chuẩn đề truyền một lần 4 bit trên 4 dây tín hiệu TX0-TX3 và nhận

RX0-RX3. Nếu như các IC có giao tiếp RMII thì tất nhiên clock tham khảo của

75


các IC này phải là 50Mhz vì để đạt tốc độ 100Mbps mà RMII có 2 bit được truyền

một lần qua hai dây TX0-TX1.

Hình 3.88 Bố trí thạch anh gần IC cùng các tụ lọc

Khi tiến hành vẽ mạch PCB, ta đặt thạch anh thật gần IC, các tụ lọc nhiễu cũng được

bố trí gần IC để tăng khả hiệu quả. Sau khi lắp mạch, phải tiến hành đo bằng dao động kí để

kiểm tra xem thạch anh còn hoạt động tốt hay không.

Hình 3.89 Dạng sóng đo được trên chân thạch anh

Muốn kiểm tra hoạt động của thạch anh. Sau khi cấp nguồn cho mạch, ta dùng dây

GND của dao động kí cắm vào phần GND của mạch, dây còn lại của dao động kí ta có thể

cắm vào một trong hai chân của thạch anh. Kết quả dạng sóng đo được phải thể hiện được tần

số dao động đúng là 25Mhz, như hình trên là 25.0017Mhz, kết quả rất tốt . Kết quả cũng cho

thấy tín hiệu thạch anh rất mịn, không bị méo dạng. Từ đó ta biết được rằng bộ lọc nhiễu đã

hoạt động rất tốt.

3.5. Vẽ mạch dán SMT của media converter bằng phần mềm Altium

Công nghệ dán bề mặt, hay SMT [22] , viết tắt của các từ tiếng Anh Surface Mount

Technology là thuật ngữ của chuyên ngành chế tạo điện tử , để chỉ một công nghệ chế tạo các

bo mạch. SMD (Surface Mount Device) là các linh kiện dán được dùng với mạch SMT.

76


Ngành công nghiệp chế tạo điện tử đã trải qua các bước phát triển của công nghệ

đóng gói các linh kiện (components). Khởi đầu từ công nghệ xuyên lỗ (through hole): các

linh kiện được cắm tổ hợp lên bo mạch thông qua các lỗ xuyên trên mạch in hay PCB. Tất cả

các linh kiện ở tất cả các chủng loại đều phải có chân đủ dài để có thể cắm xuyên qua bo

mạch và mối hàn sẽ được thực hiện ở mặt bên kia thông qua lò hàn sóng (wave soldering)

hoặc hàn tay.

SMT là công nghệ mới hơn, trong đó các linh kiện được gắp lên (pick up) khỏi các vị

trí đặt linh kiện và đặt (place) vào vị trí đúng của nó trên bản mạch in. Các máy SMT ngày

nay bảo đảm cho việc pick up và place được thực hiện với sai số cực nhỏ, do bởi các máy

SMT là các máy cơ khí chính xác điều khiển bằng máy tính được trang bị những công nghệ

hiện đại nhất như công nghệ xử lí ảnh...

Ngày nay, một bo mạch - tùy vào yêu cầu sử dụng được thiết kế - mà có thể chế tạo

theo công nghệ xuyên lỗ, hoặc theo công nghệ SMT, hoặc kết hợp cả hai. Việc áp dụng công

nghệ SMT mang lại một trình độ sản xuất tự động hóa cao độ và mang lại năng suất cũng như

sự linh động cực cao trong việc thay đổi model sản xuất.

Phần mềm Altium Designer là phần mềm được các công ty thiết kế mạch sử dụng

nhiều để thiết kế các loại mạch dán SMT. Phiên bản được dùng để vẽ mạch luận văn là

Altium Designer 10.

77


Hình 3.90 Altium Designer

Để vẽ một mạch PCB bằng bất cứ phần mềm vẽ mạch nào, trước tiên ta phải vẽ sơ đồ

nguyên lý của nó. Đối với mạch media converter, ta sẽ vẽ theo giống như những gì đã phân

tích trong phần trước. Ví dụ sau là sơ đồ nguyên lý của phần xử lý trung tâm gồm có IC,

LED, nguồn, công tắc điều khiển, bộ dao động thạch anh.

78


Hình 3.91 Sơ đồ nguyên lý khối trung tâm

Sau khi vẽ sơ đồ nguyên lý ta tiến hành cập nhật lên file PCB và định tuyến các dây

của sơ đồ mạch in. Với những sơ đồ đơn giản, bạn có thể tự định tuyến cho mạch bằng máy ,

tuy nhiên với những sơ đồ phức tạp giống như mạch media converter này thì bạn phải tự định

tuyến bằng tay. Điều này giúp bạn tránh những sai sót không mong muốn và giúp bạn có thể

bố trí đường dây theo ý của mình theo những quy tắc chống nhiễu đã nghiên cứu. Nhất là với

những mạch tốc độ cao thì nguyên tắc sắp xếp khoảng cách các đường dây và vị trí đi dây cần

được xem xét kĩ lưỡng.

79


Hình 3.92 Mạch in PCB hai lớp SMT của phần trung tâm

Trong mạch PCB trên, người viết đã chủ động thiết kế ít lỗ xuyên via hai lớp nhất, các

đường mạch cách xa nhau nhất, các đường nguồn thì có kích thước đủ lớn 40mil, các đường

tín hiệu thì định tuyến với độ rộng 10mil. Các tụ lọc nhiễu, ổn đinh được đặt sát với linh kiện

chính cần lọc để cho hiệu quả cao nhất. Chú ý khi vẽ footprint của IC quang ta cần cài đặt lại

clearance xuống còn 8mil thì CRC của phần mềm Altium mới không báo lỗi do các pad của

IC cách nhau khoảng 9mil(0.5mm)

Ta làm tương tự đối với các khối transceiver. Sau đó ta xuất file Gerber và đem đi đặt

mạch tại các công ty làm mạch. Hãy nhớ rằng phải kiểm tra thật kĩ trước khi đặt mạch vì chi

phí, thời gian bạn bỏ ra cho mỗi lần đặt là không nhỏ.

Sau khi đặt mạch ta tiến hành hàn mạch. Dụng cụ hàn linh kiện dán SMD đơn giản

chỉ là đầu hàn nhiệt và sợi chì, nhựa thông như dụng cụ hàn linh kiện cắm. Tuy nhiên cần có

sự tỉ mỉ và cẩn thận với các loại linh kiện nhỏ này. Các bạn nên dùng một cái nhíp nhỏ để

việc hàn linh kiện được dễ dàng hơn.

80


Hình 3.93 Mạch sau khi hoàn thành

Không có quy định một thứ tự nào nhưng theo kinh nghiệm bạn nên hàn khối nguồn

trước vì nếu có sai sót nguồn xảy rat a có thể thay nguồn được. Sau khi hoàn thành ta tiến

hành kiểm tra mạch.

3.6. Kết quả kiểm tra đo đạc

Sau khi đã hoàn thành mạch thì bước tiếp theo là phải tiến hành kiểm tra đo đạc các

thông số của mạch để đảm bảo yêu cầu đặt ra, đảm bảo các thông số như: mức công suất phát

quang, tốc độ dữ liệu, , tỉ lệ mất datagram, độ rung…

3.6.1. Kiểm tra mức công suất phát quang của optic transceiver

Sử dụng các công cụ sau để kiểm tra mức công suất phát quang của transceiver nhằm

đề phòng trường hợp transceiver bị hỏng, cháy…

Các dụng cụ được dùng để kiểm tra mức công suất phát quang gồm có:

OPTICAL POWER METER

81


Hình 3.94 Thiết bị optical power meter

FIBER OPTIC CABLE-2mm

Hình 3.95 Cáp quang đơn mode

MEDIA CONVERTER BOARD

82


Hình 3.96 Board media converter sau khi hoàn thành

BỘ SUY HAO QUANG 10dB

Hình 3.97 Bộ suy hao quang 10dB

Thực hiện kết nối lần lượt các thiết bị trên vào đề đo mức công suất phát quang của

transceiver OCM-3511.

83


Hình 3.98 Đo mức công suất phát quang bằng POM

Cách sử dụng POM như sau. Ta bật nút POWER trên POM rồi đợi 1 lúc để thiết bị

khởi động xong. Sau đó ta dùng nút wavelength để chọn bước sóng đo, ở đây ta chọn bước

sóng 1310nm là bước sóng phát của transceiver. Sau đó ta chọn thang đo là dBm và mW

bằng cách nhấn vào hai nút dB và W rồi kết nối như trên hình. Chú ý là POM này có cổng

giao tiếp với cáp quang là loại FC nên ta cần dùng loại sợi quang có một đầu là sợi FC thì

mới cắm vào và kiểm tra được. Việc đọc số liệu khá dễ dàng

Bước sóng được sử dụng ở đây là 1310nm, ta được kết quả là mức công suất phát

quang là khoảng -6dBm tương đương 0.19mW. Kết quả này được đánh giá là tốt so với

ngưỡng phát quang thấp nhất mà nhà sản xuất OCM-3511 đưa ra là -12dBm [19]

Hình 3.99 Đo mức công suất phát quang sau khi gắn bộ suy hao

Thử nghiệm gắn thêm bộ suy hao quang 10dB vào đường truyền. Ta nhận được mức

công suất phát quang là -15.67dBm tương đương 27.17uW.

84


Hiện này, các sợi quang thường có mức suy hao α ≤ 0,2 dB/Km [23] nên khi gắn một

bộ suy hao 10dB vào tương đương ta đang truyền tín hiệu quang trên một đường truyền dài

10/0.2=50 Km. Từ đó ta thấy được khả năng truyền tín hiệu bằng cáp quang rất tuyệt vời. Với

độ nhay của sensor quang như OCM-3511 là khoảng -36dBm thì khoảng cách tối đa tín hiệu

nhận được theo lý thuyết là (-6 – (-36))/0.2 =150 Km !

3.6.2. Xây dựng mô hình để kiểm tra tốc độ, độ rung và tỉ lệ lỗi datagrams

Thực hiện kiểm tra băng thông (bandwidth) và độ rung (jitter), tỉ lệ lỗi data grams, sau

khi mạch hoàn thành. Việc kiểm tra được thực hiện theo sơ đồ khối sau:

Hình 3.100 Mô hình kết nối để kiểm tra băng thông và độ rung

Cáp quang được sử dụng ở đây là sợi đơn mode chiều dài là 50m.

a. Giới thiệu phần mềm kiểm tra băng thông, tỉ lệ lỗi datagrams và độ rung: J-

perf

Đây là phần mềm từng được VNPT sử dụng rộng rãi để đo đạc chất lượng của đường

truyền trước khi có các máy đo chuyên dụng như hiện nay, độ tin tưởng của phần mềm này

khá cao, ta thực hiện kết nối như sơ đồ trên để kiểm tra các thông số cần thiết

Phần mềm J-perf được cài đặt trên hai máy tính, một máy được sử dụng làm server để

lắng nghe kết nối ở cổng 5001, một máy được sử dụng làm client để bơm dữ liệu với băng

thông 100Mbps tới sever. Phiên bản hiện tại mà người viết đang sử dụng là J-perf 2.0.

Thiết lập đối với máy được chọn làm server:

85


Hình 3.101 Giao diện phần mềm J-perf 2.0 của máy được chọn làm sever

Ở đây ta đánh chọn giao thức kiểm tra là UDP, vì UDP là giao thức truyền dữ liệu

không tin cậy nên nó sẽ cho ra kết quả những datagram bị lỗi/ tổng số datagram truyền. Nếu

chọn giao thức TCP thì ta chỉ kiểm tra được băng thông của đường truyền. Các tùy chọn khác

để mặc định.

Thiết lập đối với máy được chọn làm client:

Hình 3.102 Giao diện phần mềm J-perf của máy được chọn làm client

Ở client ta cũng phải chọn giao thức cùng với giao thức được chọn ở server, ở đây là

UDP. Cổng kết nối là 5001 giống như ở server, ta chọn thời gian mô đo đạc là 30s trong ô

transmit. Chú ý trong ô Server address ta điền địa chỉ IP của server, địa chỉ này có thể được

xem bằng cách ở máy tính được chọn là server, ta vào Run ( của hệ điều hành window) gõ:

cmd sau đó tại dấu nhắc lệnh gõ ipconfig, tại dòng IPv4 Address chính là địa chỉ của máy

tính của bạn khi kết nối với board, ở đây là 168.254.117.243.

86


Kết quả đo được tại client

Băng thông đo được tại client, thực hiện bơm gói tin với tốc độ 100Mbps ta được kết

quả sau:

Hình 3.103 Băng thông client

Báo cáo quá trình thực hiện của chương trình như sau:

bin/iperf.exe -c 169.254.117.243 -u -P 1 -i 1 -p 5001 -f m -b

100M -t 30 -T 1

------------------------------------------------------------

Client connecting to 169.254.117.243, UDP port 5001

Sending 1470 byte datagrams

UDP buffer size: 0.01 MByte (default)

------------------------------------------------------------

[128] local 169.254.123.168 port 54405 connected with

169.254.117.243 port 5001

[ ID] Interval Transfer Bandwidth

[128] 0.0- 1.0 sec 11.9 MBytes 99.7 Mbits/sec

[128] 1.0- 2.0 sec 12.0 MBytes 100 Mbits/sec








[128] 9.0-10.0 sec 12.0 MBytes 100 Mbits/sec

87




[128] 12.0-13.0 sec 11.7 MBytes 98.2 Mbits/sec








[ ID] Interval Transfer Bandwidth











[128] 0.0-30.0 sec 358 MBytes 100 Mbits/sec

[128] WARNING: did not receive ack of last datagram after 10

tries.

[128] Sent 255355 datagrams

Done.

Ta thấy tốc độ bơm dữ liệu của client tới server luôn ổn định là 100Mbps là tốc độ

cực đại mà chuẩn 100Base Fx có thể đạt được

Kết quả đo được tại server

Ở server, ta lắng nghe kết nối tại cổng 5001. Kết quả của dữ liệu được đo đạt như sau:

88


Hình 3.104 Kết quả đo tốc độ và độ rung tại máy chủ server

Băng thông đo đạt được của quá trình truyền dữ liệu luôn lớn hơn 90Mbps. Kết quả

này cho thấy tốc độ đạt được của board mạch thiết kế đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Dữ

liệu gửi luôn ổn định tốc độ trong khoảng thời gian từ giây thứ 1 tới 30. Độ rung(jitter) đo

được luôn nhỏ hơn 0.25ms, vì giá trị này rất nhỏ nên ta đánh giá hệ thống này hoạt động ổn

định.

bin/iperf.exe -s -u -P 0 -i 1 -p 5001 -f m------------------------------------------------------------Server listening on UDP port 5001Receiving 1470 byte datagramsUDP buffer size: 0.01 MByte (default)------------------------------------------------------------OpenSCManager failed - Access is denied. (0x5)[112] local 169.254.117.243 port 5001 connected with

169.254.123.168 port 54405[ ID] Interval Transfer Bandwidth Jitter

Lost/Total Datagrams[112] 0.0- 1.0 sec 10.9 MBytes 91.1 Mbits/sec 0.111 ms

1028801878/ 7743 (1.3e+007%)[112] 1.0- 2.0 sec 11.0 MBytes 91.9 Mbits/sec 0.189 ms

0/ 7812 (0%)[112] 2.0- 3.0 sec 11.0 MBytes 91.9 Mbits/sec 0.228 ms




0/ 7812 (0%)

89


[112] 6.0- 7.0 sec 11.0 MBytes 91.9 Mbits/sec 0.218 ms 0/ 7812 (0%)



[112] 9.0-10.0 sec 10.9 MBytes 91.8 Mbits/sec 0.113 ms 7/ 7812 (0.09%)

[112] 10.0-11.0 sec 11.0 MBytes 91.9 Mbits/sec 0.068 ms 0/ 7813 (0%)










[ ID] Interval Transfer Bandwidth Jitter Lost/Total Datagrams








[112] 27.0-28.0 sec 10.9 MBytes 91.6 Mbits/sec 0.208 ms 32/ 7820 (0.41%)






90





[112] 0.0-36.6 sec 358 MBytes 81.9 Mbits/sec 0.425 ms 39/255355 (0.015%)

[112] WARNING: ack of last datagram failed after 10 tries.read failed: Connection reset by peerread failed: Connection reset by peerread failed: Connection reset by peerread failed: Connection reset by peerrecvfrom failed: Connection reset by peerDone.

Tỉ lệ datagram bị lỗi được kiểm tra khi đo đạt là khá thấp. Tuy nhiên vẫn có sự mất

mát gói tin xảy ra. Ví dụ trong giây thứ 9 đến giây thứ 10 thì có tất cả 7 gói tin bị mất, trong

giây thứ 27 đến giây thứ 28 thì có 32 gói tin bị mất . Điều này có thể được lý giải là có thể

khi truyền một gói tin thì một vài bit lỗi thì dẫn đến cả gói tin bị hủy. Thống kê cuối cùng

trong khoảng thời gian từ 0s-36 giây thì tỉ lệ mất datagram là 0.015%. Có lỗi xảy ra có thể do

quá trình khử nhiễu chưa tối ưu nhưng nhìn chung trong 30s kiểm tra hoạt động, thiết bị đã

hoạt động rất tốt, băng thông luôn đạt trên 90Mbps.

b. Kiểm tra vào internet thực tế

Thực hiện kiểm tra lần hai bằng cách kết nối trực tiếp vào đường truyền

Ethernet. Sơ đồ cho việc kiểm tra như sau

Hình 3.105 Sơ đồ kết nối vào internet thực tế để kiểm tra

Tại máy tính được kết nối, ta vào trình duyệt và gõ www.speeedtest.net . Sau khi đợi

cho trang web load 100% ta có được giao diện sau:

91

http://www.speeedtest.net/


Hình 3.106 Giao diện của ứng dụng speedtest.net

Tiếp theo ta nhấn vào nút BEGIN TEST để cho sever bắt đầu làm việc. đợi một lúc

sau khi quá trình kiểm tra hoàn thành ta thu được bảng kết quả sau

Hình 3.107 Kết quả kiểm tra tốc độ dùng ứng dụng speedtest

Tốc độ đạt được của quá trình kiểm tra là 94Mbps. Kết quả này là rất tốt. Cần nhấn

mạnh rằng bất khả thi để có thể có đươc tốc độ 100Mbps trên một media converter vì các

chuẩn cáp xoắn UPT-Cat5 này chỉ có thể đạt tốc độ cực đại là 100Mbps mà trường hợp đó

chỉ có đối với loại cáp cực tốt.

3.7. Đánh giá

Sau khi tiến hành các phương pháp đo đạc và kiểm tra, ta có được bảng thông số sau

cho thiết bị media converter:

Bảng 4.10 Các thông số sau khi đo đạc

Băng thông Tỉ lệ mất datagrams Độ rung pha Công suất phát quang94Mbps 0.015% <0.25ms -6dBm

92


Các kết quả đo đạc đã cho ta thấy về căn bản thiết bị đã hoạt động ổn định, băng

thông truyền dẫn luôn đạt trên 90Mbps, tỉ lệ mất gói tin ít, thông thường tỉ lệ này không được

lớn hơn 1%, độ rung pha rất bé 0.25ms so với chỉ số 10ms đã được kiểm tra trên chuẩn

10BASE-T. Transceiver quang vẫn hoạt động tốt với mức công suất phát quang -6dBm lớn

hơn -12dBm mà nhà sản xuất transceiver đưa ra, để hoạt đồng được với chuẩn 100BASE-FX

thì mức phát quang --6dBm là quá tốt. Việc thiết kế mạch đã bước đầu có những thành công.

4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

4.1. Kết luận

Nhìn chung, thiết bị sau khi thiết kế đã đạt được những kết quả sau:

1. Thiết kế hoàn chỉnh một thiết bị chuyển đổi tín hiệu quang –điện, thiết bị sau khi

hoàn thành có tính ứng dụng thực tế lớn, dễ dàng được sử dụng, lắp đặt hoặc là

tích hợp trong các thiết bị giải trí số có tương tác với mạng Ethernet tốc độ cao.

Hiện thực hóa việc truyền dữ liệu bằng công nghệ cáp quang.

2. Việc khử nhiễu đã đem lại những kết quả đáng kể, quá trình kiểm tra không phát

hiện được tín hiệu thông tin bị nhiễu ảnh hưởng.

3. Việc nghiên cứu đề tài “thiết kế thiết bị chuyển đổi tín hiệu quang-điện tốc độ

cao” đã mang lại cho người viết rất nhiều kinh nghiệm trong thực tế. Nhất là kinh

nghiệm làm mạch và thiết kế một thiết bị hoàn chỉnh với công nghệ làm mạch dán

SMT. Nó cũng tạo cho người viết một cái nhìn mới mẻ trong việc tiếp xúc với các

thiết bị quang tốc độ cao. Mở ra một tầm nhìn và định hướng mới trong tương lai.

Mặc dù board media converter đã đạt được những ưu điểm nhất định, tuy nhiên do

hạn chế về thời gian, tài chính và sự hiểu biết nên sản phẩm vẫn có những mặt hạn chế:

1. Vẫn chưa có tạo khả năng quản lý cho thiết bị từ xa, nếu một doanh nghiệp muốn

đưa thiết bị vào thực tế bằng cách lắp đặt nhiều thiết bị này thì sẽ khó khăn khi triển khai vì

phải cấu hình lần lượt bằng tay.

2. Thiết bị chỉ làm việc được với kênh truyền sợi quang đơn mode, vẫn chưa có khả

năng tách ghép bước sóng cáp quang nên chưa thể ứng dụng công nghệ WDM vào thiết bị

được.

93


3. Kết quả đo đạt vẫn cho thấy thiết bị vẫn còn có thể cải thiện để cho chất lượng xử

lý cao hơn nữa, cần thêm nhiều kiến thức lọc nhiễu và thiết kế mạch để làm cho thiết bị hoạt

động với hiệu suất mong muốn , tỉ lệ lỗi datagrams thấp nhất, jitter nhỏ nhất và băng thông

lớn nhất.

4.2. Hướng phát triển

Đề tài này có hai hướng phát triển sau có thể thực hiện được:

-Thiết kế thiết bị chuyển đổi quang điện có khả năng tách ghép kênh , thiết bị hiện tại

đang sử dụng cáp quang đơn mode, có thể phát triển đề tài để tạo ra thiết bị có khả năng ghép

kênh , truyền đa mode.

-Xây dựng hệ thống kiểm soát(monitor) và điều khiển(control) thiết bị từ xa qua mạng

Ethernet, kiểm soát băng thông, vị trí GPS ,báo lỗi và thực hiện thiết lập cài đặt từ xa qua

ethernet.

94


5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Omnitron, Media Converter White_Paper. 2008.

2. IEEE, 802.3i. 1990.

3. Siemon. Cabling Standards. 2013.

4. IEEE, 802.3u. 1995.

5. Wikipedia. MLT-3 encoding. 2013; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/MLT-3_encoding.

6. Wikipedia. 10BASE-T. 2013; Available from: http://vi.wikipedia.org/wiki/10BASE-T.

7. HP, 100BASE-FX Technical Brief. 2007. p. 5.

8. Wikipedia. Fiber Distributed Data Interface. 2013; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Fiber_Distributed_Data_Interface.

9. Wikipedia. Non-return-to-zero. 2013; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Non-return-to-zero.

10. Wikipedia. 4B5B. 2013; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/4B5B.

11. Wikipedia. Manchester code. 2013; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code.

12. Wikipedia. Media Independent Interface. 2013; Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/Media_Independent_Interface.

13. Technology, H. Transceiver and Converter. Available from: http://www.huihongfiber.com/.

14. Wikipedia. Gigabit interface converter. Available from: http://en.wikipedia.org/wiki/GBIC.

15. Wikipedia, Media Independent Interface. 2013.

16. Micrel, KS8721BL/SL. 2009. p. 35.

17. Davicom, DM9301FP. 2007.

18. Renesas ElectromagneticNoiseReduction Part1. 76.

19. Technology, W.L.S., 155M PECL.

20. ICplus, IP113F. 2003.

21. TME, Ethernet connector board.

22. Wikipedia. Công nghệ dán bề mặt. 2013; Available from: http://vi.wikipedia.org/wiki/Công_nghệ_dán_bề_mặt.

23. Cường, L.Q., Kĩ thuật thông tin quang 1. 2009. 194.

95

http://vi.wikipedia.org/wiki/C%C3%B4ng_ngh%E1%BB%87_d%C3%A1n_b%E1%BB%81_m%E1%BA%B7t

http://en.wikipedia.org/wiki/GBIC

http://www.huihongfiber.com/

http://en.wikipedia.org/wiki/Media_Independent_Interface

http://en.wikipedia.org/wiki/Manchester_code

http://en.wikipedia.org/wiki/4B5B

http://en.wikipedia.org/wiki/Non-return-to-zero

http://en.wikipedia.org/wiki/Fiber_Distributed_Data_Interface

http://vi.wikipedia.org/wiki/10BASE-T

http://en.wikipedia.org/wiki/MLT-3_encoding


6. Phụ lục

Sơ đồ nguyên lý toàn mạch chi tiết

Hình 6.108 Khối IC xử lý + thạch anh+ reset button + header

96


Hình 6.109 Khối nguồn + LED + DIP Switch

97


Hình 6.110 Khối Ethernet transceiver

Hình 6.111 Khối Optic transceiver

98

design media converter board

Documents