Transmisión/recepción analógica y digital a través de fibra óptica, utilizando el entrenador B4530 y B4530Y

Transcripción

1 Práctica 1 Transmisión/recepción analógica y digital a través de fibra óptica, utilizando el entrenador B4530 y B4530Y OBJETIVOS 1. Mostrar al alumno las partes elementales de un sistema de comunicaciones por fibra óptica. 2. Comprobar la transmisión y recepción de señales analógicas y digitales a través de un canal de fibra. 3. Comparar a grandes rasgos los sistemas de comunicación digital y analógico disponibles en el kit entrenador B4530 y B4530Y. INTRODUCCIÓN Un sistema de comunicación básico tiene los siguientes elementos: INFORMACION TRANSMISOR CANAL RECEPTOR INFORMACION Cuando el canal de comunicación es una Fibra óptica, la información viaja en forma de una señal luminosa o mejor dicho en forma de luz, entonces el transmisor y receptor se diseñan especialmente para este propósito, confinar luz dentro de la fibra y captar la señal luminosa que emana de ella. Los kits entrenadores B4530 y B4530Y mostrados en la figura 1.1 son prototipos de sistemas de comunicaciones vía fibra óptica que utilizamos para manipular de forma práctica el envío de información tanto analógica como digital por este medio óptico. El entrenador B4530 El entrenador B4530 se muestra en la figura 1. Este entrenador incluye algunos ejemplos de aplicaciones de fibra óptica y fue adquirido con la finalidad de familiarizar al estudiante con las propiedades inherentes y capacidades de este medio de transmisión de información. Este entrenador permite la transmisión y recepción, digital. Además de mostrar los enlaces para datos con dispositivos terminales (transmisores y receptores), el panel incluye: A. Un interruptor rotatorio de tres posiciones que permite seleccionar entre tres pares fuente-destino. o Posición 1. Establece el enlace de datos desde el puerto serial de una PC al puerto serial de otra PC. Lo que permite que datos y archivos sean enviados de una PC a otra. o Posición 2. Establece el enlace de datos para dos conectores BNC (uno transmite y otro recibe), un generador de pulsos y un osciloscopio

2 pueden conectarse, respectivamente, para experimentar y hacer mediciones del flujo de transmisión a varias frecuencias. o Posición 3. Permite una simple y efectiva visión de cómo datos paralelos (de un interruptor selector incluido en el mismo panel) pueden ser serializados, transmitidos, recibidos, reconvertidos en forma paralela y desplegados. Todo esto con una frecuencia de reloj variable. El proceso fundamental de construir un marco serial con datos en paralelo, incluye además la información para sincronizar al receptor. Figura 1. Vista frontal del entrenador B4530. El entrenador B4530Y El entrenador B4530Y se muestra en la figura 2. Este entrenador al igual que el entrenador B4530 permite la transmisión y recepción digital además de permitir una transmisión y recepción analógica. El entrenador incluye lo siguiente:

3 (1) Canal de transmisión digital. Esta parte del equipo acepta señales de entrada digitales TTL de frecuencias variables. El canal digital opera de tal modo que el diodo transmisor de fibra óptica es manejado en el modo ON/OFF. (2) Transmisor/receptor. Estos dos elementos están enlazados por uno de los dos cables proporcionados, de 50cm o 5m. Los cables de fibra óptica ya tienen instalados los conectores de plástico pertinentes. (3) Canal de recepción digital. El procesamiento de las señales digitales consiste en amplificación y formación. (4) Canal de transmisión analógico. Esta sección recibe la señal analógica de prueba en su entrada, comúnmente una señal senoidal de un generador, de 0.5 a 3 Vpp de amplitud y de 1kHz a 70MHz de frecuencia. El amplificador de corriente convierte la señal de voltaje en una señal de corriente, para manejar la emisión del diodo. Éste último es usado en su región lineal. El punto de transmisión óptimo del diodo (BIAS POINT), figura 3, puede determinarse fijando manualmente la corriente. Veremos que existe una linealidad pobre en la señal de salida si el BIAS POINT fue puesto demasiado alto o demasiado bajo, mientras que la señal mejor realizada se obtiene en una posición intermedia. (5) Canal de recepción analógico. El amplificador analógico provee una ganancia variable, seleccionable con micro-switches. Durante los experimentos veremos que valor de ganancia afecta la amplitud de la señal de salida y también la frecuencia de corte superior del sistema de transmisión. (6) Pruebas de señales digitales. Este es un circuito auxiliar que permite mostrar rápidamente por medio de una indicación luminosa la presencia de señal en un socket. (7) Generador de prueba. Este circuito proporciona una onda cuadrada, nivel TTL, para ser usada en el lugar de un generador externo para pruebas rápidas en el panel, cuando sea apropiado. (8) Interfaz con la PC. Este módulo consiste en dos conectores para puertos series de PC. Cada uno debe ser conectado a una PC equipada con el software de transmisión serial provisto con este entrenador (disckette de 3.5 ) **. Esto permite una demostración de la aplicación de fibra óptica en los enlaces. Note que la transmisión de PC a PC puede ser solamente en una dirección dado que el enlace de fibra óptica es simple. Por esta razón los dos conectores están etiquetados con TX y RX.

4 Figura 3. Características del diodo transmisor de la fibra óptica. **Cualquier otro software que permita leer y escribir al puerto serial de la PC puede ser utilizado. Figura 2. Vista frontal del entrenador B4530Y. PROCEDIMIENTO EQUIPO NECESARIO: - Entrenador B4530 y B4530Y - Generador de señales - Osciloscopio - Cable de Fibra óptica con conectores - 5 Puntas para osciloscopio - 2 jumpers BASES TEORICAS NECESARIAS: - Lectura del manual de funcionamiento de los entrenadores B4530 y B4530Y. - Conocimiento claro de condiciones de peligro para el usuario y para el equipo. - Niveles de voltaje TTL.

5 EXPERIMENTO I.- Transmisión/recepción de una señal digital (Entrenador B4530). 1. Ajuste los dispositivos según los parámetros : En el generador de señales Forma de onda...cuadrada Voltaje...TTL Frecuencia...1kHz En el osciloscopio Sensibilidad del Canal-1.2V/DIV Sensibilidad del Canal-2.2V/DIV Tiempo Base.0.5 ms/div Señal.LINEA En el entrenador B4530 Interruptor rotatorio.posición 2 2. Alimentar al entrenador B4530 con -15 y +15 V., conectar el generador de funciones y el osciloscopio en la entrada y salida del entrenador 3. Establezca las conexiones que se muestran en la figura 4. Conecte el transmisor (TX) con el receptor (RX) utilizando un cable de fibra óptica con sus conectores. La salida del generador de señales a la entrada del entrenador B4530 y también conéctelo al canal 1. La salida del entrenador B4530 al canal 2 del osciloscopio Figura 4. Conexiones para la transmisión del generador al osciloscopio. 4. Observe las señales que aparecen en el osciloscopio. Use la figura 5 para reproducir las señales del osciloscopio.

6 Figura 5. Señales de entrada y de salida. 5. Varíe la frecuencia de entrada y el Duty cycle, complete la siguiente tabla y responda las preguntas. Señal de entrada Señal de salida Frecuencia (Hz) Amplitud (V) Duty cycle (%) Frecuencia (Hz) Amplitud (V) Duty cycle (%) Qué pasa con la frecuencia de la señal de salida conforme se incrementa la frecuencia de la señal de entrada? Qué pasa con la Amplitud de la señal de salida conforme se incrementa la frecuencia? El Duty cycle de la señal de entrada y de salida es siempre igual? Porqué? Puede transmitir señales analógicas este entrenador? EXPERIMENTO II.- Transmisión digital (entrenador B4530Y).

7 6. Establezca las conexiones que se muestran en la figura 6. La salida del generador de señales a la entrada digital (DIGITAL INPUT) del entrenador B4530Y y también conéctelo al canal 1. La salida digital (DIGITAL OUTPUT) del entrenador B4530Y al canal 2 del osciloscopio (Utilice los mismos parámetros para el generador que en el EXPERIMENTO I y el mismo cable de fibra). Figura 6. Conexiones para la transmisión digital de datos del generador al osciloscopio. 7. Observe las señales que aparecen en el osciloscopio y ajuste La ganancia al mínimo para transmitir señales. Use la figura 7 para reproducir las señales del osciloscopio.

8 Figura 7. Señales de entrada y de salida. 8. Varíe la frecuencia de entrada y el Duty cycle, complete la siguiente tabla y conteste las preguntas. Señal de entrada Señal de salida Frecuencia (Hz) Amplitud (V) Duty cycle (%) Frecuencia (Hz) Amplitud (V) Duty cycle (%) Cuál es la máxima frecuencia que transmite sin distorsión? Qué pasa con la forma de la señal al variar la frecuencia? Se distorsiona la señal al variar la ganancia? Cuál es la máxima amplitud que pude transmitirse sin distorsiones? De que depende esta amplitud? EXPERIMENTO III.-Transmisión analógica (entrenador B4530Y).

9 9. Ajuste los dispositivos según los parámetros : En el generador de señales Forma de onda...senoidal Voltaje 1 Vpp Frecuencia...1kHz En el osciloscopio Sensibilidad del Canal-1 1 V/DIV Sensibilidad del Canal-2 1 V/DIV Tiempo Base.0.5 ms/div Señal.LINEA En el entrenador B4530Y Ganancia Alimentar al entrenador B4530Y con -15 y +15 V., conectar el generador de funciones y el osciloscopio en la entrada y salida del entrenador 11. Establezca las conexiones que se muestran en la figura 8. Conecte el transmisor (TRANSMITER) con el receptor (RECEIVER) utilizando la fibra óptica de 5m. La salida del generador de señales a la entrada analógica (ANALOG INPUT) del entrenador B4530Y y también conéctelo al canal 1. La salida analógica (ANALOG OUTPUT) del entrenador B4530Y al canal 2 del osciloscopio Figura 8. Conexiones para la transmisión analógica del generador al osciloscopio.

10 12. Observe las señales que aparecen en el osciloscopio, ajuste el potenciómetro del BIAS POINT. Use la figura 10 para reproducir estas señales. Figura 10. Señales de entrada y de salida. 13. Encuentre el voltaje máximo de entrada para tener una señal sin distorsión a la salida, complete la siguiente tabla y conteste las preguntas. Señal de entrada Señal de salida Frecuencia (khz) Amplitud (Vpp) Frecuencia (khz) Amplitud (Vpp) Que pasa con la transmisión de la señal conforme se incrementa la frecuencia? Se distorsiona la señal al variar el BIAS POINT? Cuál es la máxima amplitud posible de transmisión? Depende esta del punto óptimo de conducción para el diodo (BIAS POINT)? 14. Realice la CONCLUSION de esta práctica 15. OBSERVACIONES: BIBLIOGRAFÍA. ELECTRON. (1995). Fiber Optic Trainer B4530 ; Instruction Manual. ELECTRON. (1995). Fiber Optic Trainer B4530Y ; Instruction Manual.