DD223318A1

DD223318A1 - OVERLOAD PROTECTION OF OPTICAL TRANSMITTER ELEMENTS IN SWITCH OPERATION

Info

Publication number: DD223318A1
Application number: DD26038684A
Authority: DD
Inventors: Norbert Birkenstock; Angela Klinger; Olaf Seifert; Peter Spangenberg; Knut Tischer
Original assignee: Zittau Ing Hochschule
Priority date: 1984-02-21
Filing date: 1984-02-21
Publication date: 1985-06-05

Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF OPTISCHE SENDER IN LICHTLEITER-UEBERTRAGUNGSSTRECKEN. DAS ZIEL DER ERFINDUNG BESTEHT IM SCHUTZ OPTISCHER SENDEBAUELEMENTE VOR UEBERLASTUNG BZW. ZERSTOERUNG BEI GLEICHZEITIGER VOLLER AUSNUTZUNG DER LEISTUNGSPARAMETER. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DIESE AUFGABE DADURCH GELOEST, DASS DAS TASTVERHAELTNIS DES SENDESIGNALES MIT EINER GEEIGNETEN UEBERWACHUNGSSCHALTUNG AUF EINEN GRENZWERT HIN UEBERWACHT WIRD UND BEI EINER UEBERSCHREITUNG ENTSPRECHENDE SCHUTZMASSNAHMEN AUSGELOEST WERDEN. MOEGLICHE ANWENDUNGSGEBIETE DER ERFINDUNG SIND OPTISCHE SENDEMODULE FUER BINAERE SIGNALUEBERTRAGUNG. DIE BEIGEFUEGTEN ZEICHNUNGEN VERDEUTLICHEN 3 VERSCHIEDENE MOEGLICHKEITEN DER REALISIERUNG DER O. A. AUFGABE.The invention relates to optical transmitters in optical fiber transmission links. THE OBJECT OF THE INVENTION IS IN PROTECTION OF OPTICAL TRANSMITTER ELEMENTS FROM OVERLOADING OR BZW. DESTRUCTION WITH AT THE SAME TIME PERFORMANCE OF THE PERFORMANCE PARAMETERS. ACCORDING TO THE INVENTION, THIS OBJECT IS ESTABLISHED THAT THE TALENT OF THE TRANSMISSION SIGNAL IS MONITORED TO A LIMITING VALUE WITH APPROPRIATE MONITORING AND THAT ANY PROTECTIVE MEASURES ARE ADOPTED IN THE EVENT OF SUCCESSION. POSSIBLE APPLICATIONS OF THE INVENTION ARE OPTICAL SEND MODULES FOR BINARY SIGNAL TRANSMISSION. THE INDEX DRAWN UP REPRESENTS 3 DIFFERENT POSSIBILITIES FOR THE REALIZATION OF THE O.A TASK.

Description

Srf induiigsbe SchreibungSrf indiigsbe spelling

Titel . Title .

überlastschutz optischer Sendebauelemente, im Schalter- . . betrieb. .Overload protection of optical transmission components, in the switch. , business. ,

field of use

Die Erfindung betrifft eine 'schaltungstechnische Variante, verzugsweise auf mikroelektronischer Basis, die zur. Ansteuerung von Luiüineszenzdioden oder Laserdioden dient,The invention relates to a 'circuit variant, preferably on a microelectronic basis, the. Actuation of optical diodes or laser diodes serves,

Lumineszenzdiode^ oder Laserdioden, die im sichtbaren oder infraroten Bereich des Spektrums elektromagnetischer Wellen strahlen, werden als Sendebauelemente in. optischen Inforsationsübertragungsanlagen bzvi. auch in Optokopplern eingesetzt. .Luminescence diode or laser diodes, which radiate in the visible or infrared region of the spectrum of electromagnetic waves, bzvi as transmission components in. Optical Inforsationsübertragungsanlagen. also used in optocouplers. ,

Characteristic of the known technical solutions

Gegenwärtig 7/erden in den verschiedensten Bereichen für Informationsübertragungen in' zunehmendem Maße Lichtleiterverbindungen ait Lusinessenzaioden bzw. Laserdioden als Sendelement verwendet. Die bisherigen Methoden zum ·. Überlastschutz lassen sich in 4 Gniünen einteilen.At present, in the most diverse fields of information transmission, optical fiber connections are increasingly being used as transmission elements or laser diodes. The previous methods for ·. Overload protection can be divided into 4 green dunes.

1..DIe Sendebauelemente werden bei Η-Signal mit.dem zulässigen Dauergleichstrom I₅₁ betrieben. \ (Bei L-Signal fließt kein Strom) : ·,1..The transmission components are operated with a Η signal with permissible continuous DC current I ₅₁ . \ (No current flows with L signal): ·,

Dadurch kann es bei beliebigem Sendesignal zu keiner Überlastung des Sendebauelementes kommen. Es wird jedoch -die Leistungsfähigkeit des Sendebauelements nicht ausgenutzt, was bei den geringen Systemleistungen in Liohtleitsystemen nicht vertretbar ist.As a result, any transmission signal can not overload the transmission component. However, the performance of the transmission component is not exploited, which is unacceptable in the case of the low system performance in optical control systems.

2. Mit Hilfe, einer speziellen Anateuerschaltung wird durch die Wirkung einer ROSchaltung erreicht, da3 bei H-Signal zuerst ein Strom I(H) = K . 1^' ( :K > 1) fließt-, der dann auf einen Wert T(H) = _m . Ij, (a<'t) exponentiell abgesenkt wird. Auch mit dieser Lösung -wird die yo.lle, •Leistungsfähigkeit· ..des Sendebauelements nur für gewisse Parameter (Übertragungsrate, Tastverhältnis) erreicht. Um eine Überlastung zu verhindern, muß mit den jeweiligen "worst- . ca se"-Bedingungen gerechnet werden. ' '.2. With the help of a special addressing circuit, it is achieved by the effect of a ROScircuit that at H-signal first a current I (H) = K. 1 ^ '(: K> 1), which then reaches a value T (H) = _m . Ij, (a <'t) is lowered exponentially. Even with this solution, the yo.le, performance of the transmission component is only achieved for certain parameters (transmission rate, duty cycle). In order to prevent overloading, the respective "worst-case conditions" must be taken into account. ''.

3.-'.Bs wird nicht das ursprüngliche NKZ-Signal gesendet, sondern durch, einen relativ aufwendigen Köder dafür ge- sorgt, daS das mittlere Tastverhältnis des Sendesignal . . konstant wird. Πα über .größere Zeiten den. mittleren'Dauer- : · gleichstrom I^y. zu erreichen", kann der S tr ο ei l(H) ' . ' ,3 '' Bs is not sent the original NKZ signal, but by, a relatively expensive bait made sure that the average duty cycle of the transmission signal. , becomes constant. Πα over larger times the. Average duration: · DC current I ^ y. can be reached ", the S tr ο ei l (H) '.',

. ', I(H) = J^-- ' ..-. eingestellt-werden,. , ', I (H) = J ^ - ' ..-. be-adjusted ,.

* m - * m -

¹ -f . · ¹ -f. ·

7?obei Y^ das Tastverhältnis des Sendesignals ist. · ' Diese ^Ordnung hat die Biachteile, daS ' ' 7? Obei Y ^ is the duty cycle of the transmission signal. · 'This ^ order has the disadvantages that''

a) . der relativ aufwendige Köder und 'empfangsseitig ein Dekoder notwendig sind; · . - ' · a). the relatively expensive bait and 'receiving side a decoder are necessary; ·. - '·

b) durch die Kodierung eine höhere Übertragungsbandbrelte notwendig wird. - ,b) a higher Übertragungsbandbrelte is necessary by the coding. -,

0.) 3ei Ausfall des Köders oder Unterbrechung der Leitung , Köder-Sender·'das· oendebauelement mit einem zu groSen Strom betrieben werden und zerstört werden kann.0.) 3If the bait fails or the line is interrupted, the bait transmitter can be operated with an excessively high current and can be destroyed.

4. Mit Hilfe der Messung der Oberfläehentemperatur des Bauelements wird kontrolliert, ob. ein thermisch'kritischer Zustand eingetreten ist. Bei zu hoher Temperatur wird eine Schutzmaßnahme eingeleitet. Zur Temperaturmessung werden oft Thermistoren oder Kaltleiter verwendet. Nachteile dieser Anordnung sind die relativ große Trägheit der Messung durch die großen thermischen Zeitkonstanten, die auftretenden Schwierigkeiten bei der ther- : mischen Kopplung von Thermistor oder Kaltleiter und 'Sendebauelement und die relativ aufwendige Temperaturüberwachungsschaltung.4. By means of the measurement of the surface temperature of the component, it is checked whether a thermal-critical state has occurred. If the temperature is too high, a protective measure is initiated. Thermistors or PTC thermistors are often used for temperature measurement. Disadvantages of this arrangement are the relatively large inertia of the measurement due to the large thermal time constants, the difficulties encountered in the thermal coupling of thermistor or PTC thermistor and transmission component, and the relatively expensive temperature monitoring circuit.

Die vier angeführten Schutz.methoden für Lumineszenz- bzw. Laserdioden betrachten nur die statische Größe I(H) oder die Oberfläehente.mperatur des Bauelements und sind kennzeichnend für alle bisherigen Veröffentlichungen, die zugänglich waren und studiert wurden.The four listed protection methods for luminescent or laser diodes only consider the static size I (H) or the surface temperature of the device and are characteristic of all previous publications that were available and studied.

Ziel der Erfindung - Object of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, optoelektronische Sendebauelemente bis zur Leistungsgrenze auszunutzen und gleichzeitig vor einer thermischen Überlastung zu schützen, ohne daß Forderungen an Kode oder Übertragungsrate des Sendesignals gestellt ?/erden.The invention is based on the task to exploit optoelectronic transmission components to the power limit and at the same time to protect against thermal overload, without making demands on the code or transmission rate of the transmission signal / earth.

Erfindungsgetnä.3 wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aas Tastverhältnis des Sendesignals überwacht wird und mit ' Hilfe dieses Überwachungssignals das Sendesignal bzw. der Sender bei überlastung gesperrt wird. Durch diese Überwachung des informationstechnischen Parameters "Tastverhältnis" unterscheidet sich die Schaltungsanordnung grundsätzlich von den bisherigen.Erfindungsgetnä.3 the object is achieved in that aas duty cycle of the transmission signal is monitored and 'with the help of this monitoring signal, the transmission signal or the transmitter is blocked in case of overload. Through this monitoring of the information technology parameter "duty cycle", the circuit arrangement differs fundamentally from the previous ones.

Explanation of the essence of the invention

Die in einer Lumineszenz- bzw. Laserdiode umgesetzte Leistung berechnet sich zuThe power converted in a luminescence or laser diode is calculated as too

wobei ϋ-φ die konistante" Fluß spannung der Diode ist. Wenn nun¹ der im Normalfall auftretende Maximalwert des Sastverhältnisses (bezogen auf eine relativ große Zeit) ¥„·. .- bekannt ist, kann der Sende ström aufwherein ϋ-φ konistante the "forward voltage of the diode. If now ^one of the occurring normally maximum value of the Sastverhältnisses (based on a relatively large time) ¥" ·. .- is known, the transmission can Ström on

".¹¹I¹.'" ¹¹ I ¹ .

' I(H) = . = ~ — K= konstant .' ''I (H) =. = ~ - K = constant. ' '

^UP * Ernas ^vTmax ^U P * Ernas ^v Tmax

eingestellt ,werden, pnne daß das Sendebauelement überlastet wird, solange das .mittlere Tastverhältnis (bezogen, eine große Zeit): ,nich.t den ;l!aximal*<vert überschreitet. Kommt es z. B.: durch eine Störung in der Informationsquelle „(Sendung eines Dauer-H-Signals) oder eine'Leitungsunter- : brechung dazu,, daß das maximale Tastverhältnis überschritten wird,, so wird durch die Überwachungsschaltung t!S über .das I31TD~Gatt.er das .Sendesignal für den optischen. ..Sender' gesperrt (Zeichnung 1) bzw. über den iPreigabeeingang F. der Sender gesperrt. und damit vor thermischer Überlastung .' geschützt, . .(Zeichnung ,2) oder die Betriebsspannung abgeschaltet (Zeichnung 3). are set, pnne that the transmitting device is overloaded, as long as the. average duty cycle (relative, a large time):, not the! l! aximal * <vert exceeds. Does it come z. For example: due to a disturbance in the information source "(transmission of a continuous H signal) or an interruption of the line interruption, that the maximum duty cycle is exceeded, the monitoring circuit t! S becomes over I31TD ~ Gatt.er the .Signal for the optical. ..Sender 'locked (drawing 1) or via the iPreigabeeingang F. the transmitter locked. and thus against thermal overload. ' protected,. (Drawing, 2) or the operating voltage switched off (drawing 3).

Als Schaltung zur· Tastverhältnisüberv/achung- eignet sich z. B. die unter DD-WP 143106 .As a circuit for duty ratio monitoring, z. B. under DD-WP 143106.

Int. Cl G01R2900 . 'Int. Cl G01R2900. '

angemeldete Schaltung. Wird diese Schaltung im oder in unmittelbarer Iahe des Sende.rnoduls aufgebaut, so ist das Sendebauelement, optimal geschützt, · .Registered circuit. If this circuit is constructed in or in the immediate vicinity of the transmission module, the transmission component is optimally protected.

Claims

Srning claims -

1. Overload protection of optical transmission components in the switch mode, characterized in that when utilization''der the full.Sendleistungung to the Leistungsgrenzed the duty cycle of the drive signal of the optical transmitter as-monitored parameter is used and in the event that the duty cycle exceeds a permissible: • maximum value , on a congestion is inferred.

2. Arrangement .nach Anspruch 1, characterized in that the state of the overload is displayed or reported.

3. Arrangement according to claim 1, characterized by,

, da.3 if the permissible maximum value of the 'duty cycle' is exceeded, the transmitter's input signal is blocked via a UHD circuit,

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that when the permissible maximum value of the duty ratio is exceeded, an existing enable input of the optical transmitter is blocked.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that when exceeding the permissible maximum value of the duty cycle, the operating voltage of the op- 'tical transmitter or the transmission component is turned off. , ^N

1 Saüa