CH635465A5

CH635465A5 - Procedimento e circuito di pilotaggio di un dispositivo elettronico non lineare a soglia.

Info

Publication number: CH635465A5
Application number: CH881779A
Authority: CH
Inventors: Alfredo Fausone; Vittore Seano
Original assignee: Cselt Centro Studi Lab Telecom
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1979-10-01
Publication date: 1983-03-31
Also published as: AU525230B2; DK415879A; ES483017A1; BE878965A; DK151670C; JPS608640B2; DE2940159C2; DK151670B; IT1108119B; NL7907277A; NL177166C; NO153445C; JPS5558585A; NO793173L; AU5115279A; ATA645479A; CA1133591A; FR2438293A1; FR2438293B1; SE438583B

Description

La presente invenzione si riferisce ai controlli automatici nei sistemi elettronici ed in particolare riguarda un procedimento e un circuito di pilotaggio di un dispositivo elettronica non lineare a soglia per il quale è richiesta una corrente con-5 tinua di polarizzazione di valore tale da fissare il punto di lavoro in zona lineare sopra la soglia e una corrente di modulazione relativa ad un segnale di informazione. Appartengono a questa classe di dispositivi i diodi fotoemittenti LED, i laser a semiconduttore, i diodi per micro-onde Gunn ed altri, io Come è noto, la tensione di soglia di questi dispositivi è variabile in funzione di diversi fattori, legati al tipo di componente e alla sua storia. Infatti, non solo vi è una notevole dispersione nelle caratteristiche elettriche tensione-corrente fra tipi diversi o tipi nominalmente uguali ma prodotti da fabbrili canti diversi, ma anche fra tipi uguali provenienti dalla stessa catena di produzione. Inoltre, con il progressivo degradamento nel tempo e/o per l'influenza delle variazioni di temperatura, si hanno variazioni del punto di lavoro che possono portare ad un peggioramento delle prestazioni o ad un danno irrever-20 sibile del dispositivo se il circuito di pilotaggio non è in grado di adattarvisi.

Ovvia a tali inconvenienti la presente invenzione, che permette di pilotare qualsiasi tipo di dispositivo elettronico non lineare a soglia, adattandosi automaticamente alle caratteristi-25 che elettriche del dispositivo.

È oggetto della presente invenzione un procedimento di pilotaggio di un dispositivo elettronico non lineare a soglia in cui un segnale dati da inviare al dispositivo viene amplificato e addizionato a una prima tensione continua la cui ampiezza 30 viene automaticamente regolata in modo da renderla proporzionale ad un primo segnale differenza ottenuto per sottrazione fra un segnale prelevato ai morsetti del dispositivo pilotato e un primo segnale ottenuto per rivelazione e integrazione del segnale somma di detta prima tensione continua con detto se-35 gnale dati amplificato, al fine di annullare il passaggio di corrente da o verso il dispositivo in presenza di bit O o in assenza di segnale dati.

È inoltre oggetto dell'invenzione un circuito di pilotaggio atto a realizzare il procedimento.

40 La particolarità della presente invenzione saranno meglio chiarite dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione della stessa, data a titolo esemplificativo, presa in connessione con il disegno annesso, che ne rappresenta uno schema a blocchi.

45 Questo schema si riferisce al circuito di pilotaggio di un laser a semiconduttore per l'impiego nei sistemi di trasmissione dati utilizzanti come mezzo trasmissivo una fibra ottica.

Nella figura si è indicato con 1 il conduttore d'ingresso so per il segnale dati, destinato a fornire il segnale per la modulazione della corrente di pilotaggio del laser; questi, amplificato opportunamente da un amplificatore, indicato con AM, è in grado di presentare un adeguato livello di potenza del segnale dati per il corretto pilotaggio del laser.

55 Con 2 è indicato il conduttore di uscita di AM, su cui transita il segnale dati opportunamente amplificato con sovrapposta una opportuna tensione continua; esso si divide idealmente in tre conduttori 3, 4 e 5, dei quali il conduttore 5 è quello connesso direttamente al carico, indicato con LO. 60 Per maggiore chiarezza si sono rappresentati all'interno del blocco LO i componenti essenziali per il funzionamento del presente esempio di realizzazione: si tratta della resistenza R e del laser a semiconduttore U, rappresentato semplicemente con il simbolo del diodo. La funzione della resistenza con-65 siste nell'adattamento della bassa impedenza presentata dal laser all'impedenza di uscita di AM.

Tramite il conduttore 6 un generatore di corrente GC2 fornisce al laser U la corrente di polarizzazione necessaria per

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stabilirne il punto di fuzionamento a riposo, immediatamente al di sopra della soglia presentata dalla curva caratteristica.

Un altro dei conduttori nei quali si divide il conduttore 2, indicato con 4, fa sì che il segnale dati e la tensione continua all'uscita dell'amplificatore AM siano presenti all'ingresso di un normale circuito di rivelazione e integrazione il cui blocco rappresentativo porta in figura l'indicazione DM.

Il segnale in uscita da DM viene portato tramite il conduttore 8 ad uno dei due ingressi di un normale amplificatore differenziale AE1, il cui secondo ingresso riceve sul conduttore 7 il segnale corrispondente alla tensione in continua che si localizza sul laser polarizzato. Questo segnale viene prelevato direttamente sull'utilizzatore che fa parte del carico, cioè sul laser a semiconduttore; in assenza di segnale dati o quando è presente'un bit 0, esso coincide con la tensione di soglia del dispositivo U, la quale, come si è detto in precedenza, può variare in un campo di valori molto ampio in funzione del tipo di dispositivo, del suo invecchiamento, della temperatura, ecc. L'esito del confronto fornito dall'amplificatore differenziale AE1 giunge tramite il conduttore 9 ad un generatore di : tensione GT atto a controllare il livello di tensione fornito sul i conduttore 10 e con questo il livello della tensione continua presente all'uscita dell'amplificatore AM. Generatori di tensione controllabili da un segnale elettrico sono ben conosciuti dai tecnici: una possibile realizzazione di tale generatore potrebbe consistere in un normale transistore nella configurazione a «collettore comune». Il comando può essere applicato alla base del transistore sotto forma di variazione di corrente e la tensione d'uscita può essere prelevata all'emettitore. Come è noto, l'impedenza d'uscita del transistore in detta configurazione è molto bassa, e quindi approssima molto bene il generatore ideale di tensione.

Con 3 è indicato il terzo dei conduttori nei quali si è pensato suddiviso il conduttore 2; esso trasferisce i segnali presenti all'uscita di AM ad un normale rivelatore di picco-picco DP, che, come è noto, fornisce in uscita una tensione continua di ampiezza pari alla tensione picco-picco del segnale dati presente al suo ingresso.

Questa tensione continua viene trasferita mediante il conduttore 11 ad un secondo amplificatore differenziale AE2, il cui secondo ingresso riceve sul conduttore 12 una tensione di riferimento che permette di fissare e mantenere costante il livello della corrente di modulazione del dispositivo LO.

La differenza tra i valori delle tensioni presenti agli ingressi dell'amplificatore provoca un segnale di errore sul conduttore 13 che va a comandare un generatore di corrente controllabile CGI e con questo, tramite il conduttore 14, il livello picco-picco del segnale dati all'uscita dell'amplificatore AM.

Analogamente a quanto detto a proposito della realizzazione di GT, la realizzazione del generatore di corrente CGI non presenta difficoltà per il tecnico: ad esempio, un transistore nella configurazione «emettitore comune» può approssimare bene il generatore ideale di corrente grazie all'alta impedenza di collettore, mentre il comando sotto forma di variazioni di corrente può essere applicato al terminale di base.

Sia il generatore di corrente GC1, sia il generatore di tensione GT contribuiscono, come si è detto, a modificare le grandezze elettriche dei segnali presenti all'uscita di AM sul conduttore 2: in particolare, l'ampiezza picco-picco del segnale amplificato sarà legata al valore di corrente fornito da GC1, ed il livello della tensione in presenza di bit 0 o in assenza di segnale dati dipenderà dal valore della tensione presente all'uscita di GT.

Per quanto riguarda la realizzazione dell'amplificatore AM, esso potrebbe essere composto da stadi in classe B o C realizzati da uno o più elementi attivi, per esempio transistori a emettitore comune, e il generatore di tensione GT potrebbe essere posto in serie all'emittore, mentre il generatore di corrente GC1 potrebbe essere posto in serie al collettore; in tal modo, le variazioni della tensione fornita da GT provocano variazioni di tensione all'uscita di AM e le variazioni della corrente fornita da GC1 provocano variazioni del guadagno. 5 Nel caso in cui l'amplificatore sia in classe A, il controllo del guadagno e il controllo della tensione in uscita potrebbero essere realizzati con le tecniche usuali.

Si descrive ora il funzionamento del circuito proposto nell'esempio, con riferimento alla figura.

io In assenza di segnale dati sul conduttore 1, collegato al morsetto d'ingresso, il laser a semiconduttore U è polarizzato con una corrente lievemente superiore a quella di soglia da parte del generatore di corrente GC2. In queste condizioni si stabilisce ai terminali del laser una certa differenza di poten-15 ziale, il cui valore è funzione del tipo di dispositivo, del suo invecchiamento, della temperature, ecc. Uno degli scopi del circuito è quello di far sì che il livello di tensione al morsetto di uscita di AM, in assenza di segnale dati o in corrispondenza di un bit 0, sia uguale a quello presente ai capi del disposi-20 tivo da pilotare U, qualunque sia il tipo di dispositivo e in ogni condizione di funzionamento; in tal modo, non vi e passaggio di corrente da AM a U nel senso contrario.

Un altro scopo del presente circuito di pilotaggio consiste nel fornire la possibilità di un controllo dell'ampiezza del se-25 gnale dati amplificato da AM tale da mantenerla costante nel tempo e con il mutare delle condizioni ambientali. È possibile, attraverso un comando esterno di tipo manuale o automatico, regolare quindi l'ampiezza del segnale di modulazione del laser.

30 Questi scopi sono raggiunti mediante due anelli di controreazione di concezione originale.

Si esamina ora il funzionamento dell'anello composto dai blocchi AM, LO, DM, AE1 e GT.

Sul conduttore 7 è presente la tensione continua che si è 35 stabilita sul dispositivo U, per effetto della corrente di polarizzazione fornita da GC2, mentre sul conduttore 8 è presente la tensione continua corrispondente al livello relativo al bit 0 del flusso dati di pilotaggio; quest'ultima tensione si ottiene dalle operazioni di rivelazione e integrazione effettuate in DM 40 sul segnale fornito da AM. L'amplificatore differenziale AE1, i cui ingressi ricevono sui fili 7 e 8 queste due tensioni, effettua il confronto tra le loro ampiezze e fornisce alla sua uscita un segnale amplificato proporzionale alla differenza tra esse. Questo segnale di errore, inviato al generatore di tensione 45 GT, produce una variazione della tensione di uscita di AM fino ad annullare la differenza tra le tensioni agli ingressi di AE1. In queste condizioni le tensioni sui fili 5 e 7 precedentemente definite sono uguali, per cui, in assenza di segnale dati o in corrispondenza dei bit 0, non si ha passaggio di corrente j0 da AM verso U o in senso contrario.

Per quanto riguarda l'altro anello di reazione, composto dai blocchi AM, DP, AE2 e GC1 si ha la seguente elaborazione del segnale dati con l'obiettivo di mantenerne costante nel tempo l'ampiezza pur assicurando la possibilità di una co-55 moda regolazione manuale o automatica di quest'ultima.

Il rivelatore di picco-picco DP riceve sul conduttore 3 il segnale dati amplificato da AM e fornisce alla sua uscita, collegata dal conduttore 11 ad uno degli ingressi dell'amplificatore differenziale AE2, una tensione continua di ampiezza 60 proporzionale alla tensione picco-picco del segnale dati presente al suo ingresso. Sul conduttore 12 è presente una tensione di riferimento proveniente da un generatore di tensione, il cui livello può essere reso regolabile manualmente o automaticamente tramite un altro comando di controllo; ad esem-65 pio potrebbe essere previsto un comando che permetta di mantenere costante il livello della potenza ottica emessa dal laser. L'amplificatore AE2 confronta le ampiezze delle due tensioni e fornisce alla sua uscita un segnale amplificato pro-

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porzionale alla loro differenza. Quest'ultimo comanda il generatore di corrente GC1 variandone la corrente fornita, la quale, come si è detto, determina il guadagno dello stadio amplificatore AM. In tal modo, l'ampiezza del segnale dati amplificato presente all'uscita di AM presenta un coportamento che segue rigidamente la tensione di riferimento. Se si verifica una variazione dell'ampiezza del segnale dati all'ingresso del circuito di pilotaggio, oppure all'uscita di AM per variazioni di guadagno dello stesso amplificatore, avviene una variazione della tensione fornita da DP che porta ad un segnale di errore all'uscita di AE2 con una conseguente variazione della corrente fornita da GC1; in tal modo si ottiene automaticamente una nuova variazione del guadagno di AM che compensa quella originaria.

La tensione di riferimento, oltre che da una regolazione 5 manuale, potrebbe dipendere anche dall'ampiezza del segnale ottico emesso dal laser; da questo segnale se ne estrae una piccola parte, che, convertita in un segnale elettrico mediante un normale fotorivelatore, viene rivelata e integrata. La tensione ottenuta può essere utilizzata per una ulteriore controreazione, io in modo da ottenere anche un controllo sul segnale emesso dal dispositivo da pilotare.

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1 foglio disegni

Claims

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1. Procedimento di pilotaggio di un dispositivo elettronico non lineare a soglia, caratterizzato da ciò che un segnale dati da inviare al dispositivo viene amplificato e addizionato a una prima tensione continua la cui ampiezza viene automaticamente regolata in modo da renderla proporzionale ad un primo segnale differenza ottenuto per sottrazione fra un segnale prelevato ai morsetti del dispositivo pilotato e un primo segnale ottenuto per rivelazione e integrazione del segnale somma di detta prima tensione continua con detto segnale dati amplificato, al fine di annullare il passaggio di corrente da o verso il dispositivo in presenza di bit O o in assenza di segnale dati.

2. Procedimento come nella rivendicazione 1, caratterizzato da ciò che il fattore di amplificazione di detto segnale dati viene automaticamente regolato in modo da renderlo proporzionale ad un secondo segnale differenza ottenuto per sottrazione di una tesione continua di riferimento da un secondo segnale ottenuto per rivelazione e integrazione di detto segnale somma, allo scopo di vincolare a detta tensione di riferimento l'ampiezza di detto segnale dati amplificato.

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RIVENDICAZIONI

3. Procedimento come nella rivendicazione 2, caratterizzato da ciò che detta tensione di riferimento è una tensione continua di ampiezza regolabile manualmente.

4. Procedimento come nella rivendicazione 2, caratterizzato da ciò che detta tensione di riferimento è ottenuta per trasformazione dell'energia emessa dal dispositivo pilotato in energia elettrica, la quale è successivamente rivelata e integrata.

5. Circuito di pilotaggio atto a realizzare il procedimento secondo una delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato da ciò che comprende:

un amplificatore (AM) atto ad elevare il livello di potenza del segnale dati applicato al suo ingresso, avente guadagno variabile in funzione di una corrente iniettata in un primo terminale (14) e tensione continua di uscita variabile in funzione di una tensione applicata ad un secondo terminale (10);

un primo rivelatore e integratore (DM), connesso all'uscita di detto amplificatore (AM);

un primo amplificatore differenziale (AE1), avente i due ingressi rispettivamente connessi all'uscita di detto primo rivelatore e integratore (DM) e ad un terminale di accesso (7) al dispositivo (U) e atto a fornire in uscita detto primo segnale differenza proporzionale alla differenza fra le ampiezze dei segnali presenti agli ingressi;

un generatore di tensione (GT), la cui tensione in uscita è comandata dal primo segnale differenza fornito da detto primo amplificatore differenziale (AE1), connesso a detto secondo terminale (10 in modo da ottenere le volute variazioni della tensione all'uscita dell'amplificatore (AM).

6. Circuito come nella rivendicazione 5, caratterizzato da ciò che comprende:

un secondo rivelatore e integratore (DP), connesso all'uscita di detto amplificatore (AM);

un secondo amplificatore differenziale (AE2); avente un ingresso connesso all'uscita di detto secondo rivelatore e integratore (DP) e l'altro a una sorgente di tensione di riferimento, e atto a fornire in uscita un secondo segnale differenza proporzionale alla differenza fra le ampiezze dei segnali presenti agli ingressi;

un primo generatore di corrente (GC1), la cui corrente in uscita è comandata dal secondo segnale differenza fornito da detto secondo amplificatore differenziale (AE2), connesso a detto primo terminale (14) in modo da ottenere le volute variazioni del guadagno dell'amplificatore (AM).