DE10352191B4 - Verfahren und Anordnung zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse, bei dem ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, aus dem nachfolgend eine erste Impulsflanke detektiert wird, mittels derer eine der ersten Impulsflanke folgende Impulsformung eines digitalen Ausgangssignals erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektion einer zweiten Impulsflanke erfolgt, dass entsprechend der Zeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Impulsflanke entweder die Impulsformung des digitalen Ausgangssignals, welches der Länge des optischen Empfangsimpulses entspricht, erfolgt oder ein Ausgangssignal mit einer voreingestellten Zeitdauer erzeugt wird und dass anschließend das Ausgangssignal ausgegeben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse, bei dem ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, aus dem nachfolgend eine erste Impulsflanke detektiert wird, mittels derer eine der ersten Impulsflanke folgende Impulsformung eines digitalen Ausgangssignals erfolgt.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse.
  • Ein Infrarotempfänger besteht im Stand der Technik beispielsweise aus einer Vorspannungserzeugung für einen Lichtempfänger, welcher durch eine Fotodiode realisiert werden kann, einem mit der Fotodiode über Kondensatoren verbundenen Transimpedanzverstärker zur Umsetzung des Fotostroms in eine Spannung, eventuell nachfolgenden Verstärkerstufen, einem Logikteil sowie einem Komparator zur Formung eines digitalen Signals für die Weiterverarbeitung in einer dem Infrarotempfänger nachfolgenden Stufe.
  • Der IrDA-Standard (Infrared Data Association) definiert Übertragungsmodi mit unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten bzw. mit den ihnen zugeordneten Übertragungsprotokollen, wie SIR (Serial Infrared mit 2,4 kBit/s bis 115,2 kBit/s), MIR (Medium Infrared mit 576 kBit/s und 1,152 Mbit/s), FIR (Fast Infrared) und VFIR (Very Fast Infrared). Beispielsweise von einem, von der Anmelderin von 1999 bis 2003 produzierten, 4 Mbit/s-IRTRA-Schaltkreis ist bekannt, dass die Modusselektion über ein oder mehrere Moduspads, oder über eine digitale Schnittstelle erfolgt.
  • Darüber hinaus ist eine Lösung der Firma Citizen (CIM-50 M5) bekannt, welche ohne eine Modussteuerung auskommt. Diese weist aber sehr hohe Streuungen für die Ausgangsimpulsbreiten auf.
  • Aus der DT 2052600 B2 ist ein Impulsbreitendiskriminator bekannt, welcher unabhängig von der Größe der Intervalle zwischen den Eingangsimpulsen nur für Eingangsimpulse, deren Breite größer als eine vorgegebene Zeitdauer ist, Ausgangsimpulse mit gleicher Breite wie die der Eingangsimpulse abgibt.
  • In der US 4,692,710 ist eine Anordnung eines Impulsbreiten-Diskriminators beschrieben, welcher Eingangsimpulsen, mit einer Impulsvorder- und Hinterflanke sowie einer Impulsdauer, mit einer Mindestimpulsbreite und einem Toleranzfenster vergleicht und bei einer Übereinstimmung ein Anzeigesignal ausgibt.
  • Ein Nachteil des Standes der Technik besteht somit darin, dass dem Infrarotempfänger ein oder mehrere sogenannte Modussignale zugeführt werden müssen, welche ihre Information beispielsweise aus einer Schnittstellenschaltung beziehen. Somit wird das aufwändig zugeführte Modussignal unabhängig von der eingangsseitigen Lichtimpulsbreite in eine starre Ausgangs-Impulsbreite überführt. Wird auf eine aufwändige, externe Modussteuerung verzichtet, hat das eine sehr große Schwankung der Ausgangsimpulsbreite zur Folge, welche zusätzlich noch von der Bestrahlungsstärke abhängig ist.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse anzugeben, mit dem aus der Empfangslichtimpulsbreite der Übertragungsmodus und die Übertragungsgeschwindigkeit innerhalb des Modus erkannt wird und mit dem modusgerechte Mindestausgangsimpulsbreiten oder der Empfangslichtimpulsbreite entsprechende Ausgangsimpulse erzeugt werden.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Verfahren zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse der eingangs genannten Art dadurch gelöst; dass eine Detektion einer zweiten Impulsflanke erfolgt, dass entsprechend der Zeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Impulsflanke entweder die Impulsformung des digitalen Ausgangssignals, welches der Länge des optischen Empfangsimpulses entspricht, erfolgt oder ein Ausgangssignal mit einer voreingestellten Zeitdauer erzeugt wird und dass anschließend das Ausgangssignal ausgegeben wird.
  • Die empfangenen optischen Lichtimpulse werden in elektrische Stromsignale umgewandelt. Diese werden durch einen Transimpedanzverstärker in elektrische Spannungssignale gewandelt und nachfolgend eventuell weiter in ihrer Amplitude beeinflusst. Aus diesem so gewonnenen Spannungssignal wird eine erste Impulsflanke, welche der Licht-Ein-Flanke entspricht, detektiert. Diese erste Impulsflanke steuert den Beginn der Impulsformung des digitalen Ausgangssignals.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird weiterhin eine zweite Impulsflanke, welche der Licht-Aus-Flanke entspricht, detektiert. Zur Realisierung der Detektion der zweiten Impulsflanke wird schaltungsmäßig dafür gesorgt, dass eine Licht-Aus-Flanke in der Schaltung zur Detektion zur Verfügung steht.
  • Nach der Detektion beider Impulsflanken wird das vom Übertragungsmodus und von der Übertragungsgeschwindigkeit innerhalb des Modus abhängige digitale Ausgangssignal geformt. Zu diesem Zweck wird die Empfangsimpulslänge, durch eine Ermittelung der Zeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Impulsflanke, bestimmt. Die so bestimmte Empfangsimpulslänge ermöglicht dann einen Rückschluss auf den Übertragungsmodus und die Übertragungsgeschwindigkeit innerhalb des Modus. In einer Impulsformungsanordnung werden die digitalen Ausgangssignale, deren Beginn durch die erste Impulsflanke (Licht-Ein-Flanke) gesteuert wird, entsprechend des ermittelten Modus, der Übertragungsgeschwindigkeit und der Impulslänge formiert und zur Verarbeitung in einer nachfolgenden Anordnung ausgegeben.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Strom-Spannungs-Wandlung mit einem differenzierenden Charakter erfolgt, dass durch eine Digitalisierung des differenzierten Spannungssignals eine erste Flanken-Impulsfolge für Licht-An-Flanken und eine zweite Flanken-Impulsfolge für Licht-Aus-Flanken erzeugt werden, dass die Erzeugung eines durch die beiden Flanken-Impulsfolgen bestimmten digitalen Zwischensignals erfolgt, dass ein Vergleich des digitalen Zwischensignals mit einer Vergleichsimpulslänge erfolgt, dass in Abhängigkeit des Vergleichs eine Impulsformung des digitalen Ausgangssignals, gesteuert durch das digitale Zwischensignal, erfolgt und ausgegeben wird, oder die Ausgabe des digitalen Zwischensignals als Ausgangssignal erfolgt.
  • Durch die erste und die zweite Impulsflanke wird je eine Flanken-Impulsfolge erzeugt. Dabei erzeugen die ersten Impulsflanken eine den Licht-An-Flanken folgende Flanken-Impulsfolge und die zweiten Impulsflanken eine den Licht-Aus-Flanken folgende Flanken-Impulsfolge. Gesteuert durch diese Flanken-Impulsfolgen wird ein digitales Zwischensignal erzeugt. Dieses entspricht in seiner Impulslänge der empfangenen Lichtimpulslänge. Das Zwischensignal wird mit verschiedenen, den einzelnen Übertragungsmodi und Geschwindigkeiten zugeordneten, Vergleichsimpulslängen verglichen. Wenn eine Zuordnung der Zwischensignalimpulslänge zu einer Vergleichsimpulslänge möglich ist, so ist der Modus, die Übertragungsgeschwindigkeit und die Art des Impulses, wie beispielsweise ein kurzer MIR- oder ein langer SIR-Impuls, bekannt. Durch diese Informationen gesteuert, wird ein digitales Ausgangssignal geformt. Für den Fall, dass keine Zuordnung erfolgen kann, wird das Zwischensignal als Ausgangssignal, zur Verarbeitung in einer nachfolgenden Anordnung, ausgegeben.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Ausgangssignale mit einer voreingestellten Zeitdauer zeitgleich formiert werden und dass entsprechend der Zeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Impulsflanke ein formiertes Ausgangssignal ausgewählt und ausgegeben wird.
  • In einer Impulsformungsanordnung werden mögliche Ausgangssignalimpulslängen zeitgleich erzeugt. Der Beginn dieser Ausgangssignalformung wird jeweils durch die detektierte erste Impulsflanke gesteuert gestartet. Dabei kann auch eine zeitliche Verzögerung zwischen der ersten Impulsflanke und dem zeitgleichen Start der Ausgangssignalformung erfolgen. Nach dem Vergleich des Zwischensignals mit den Vergleichsimpulslängen ist der Modus, die Geschwindigkeit und Art des Impulses bekannt oder der empfangene Lichtimpuls nicht zu einer minimalen Impulsbreite innerhalb eines Übertragungsmodus im Rahmen des IrDA-Standards zuordenbar. Ist eine Zuordnung möglich, erfolgt beispielsweise die Auswahl eines der zeitgleich formierten möglichen Ausgangssignale und dessen Ausgabe als Ausgangssignal. Wenn keine Zuordnung erfolgen kann, wird das Zwischensignal als Ausgangssignal ausgegeben.
  • In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor der Impulsformung des digitalen Ausgangssignals eine Jitterkorrektur erfolgt.
  • Ein Digitalsignal, welches aus einem nach unten bandbegrenzten Signalverstärker, dem ein Komparator nachgeordnet ist, gewonnen wird, unterliegt einem Zeitfehler. Dieser ist bedingt durch das unsymmetrische Eingangssignal, die Eigendynamik und die Bandbegrenzung des Systems. Der Fehler äußert sich in einer Verschiebung des Schaltzeitpunktes des Komparators um einen Mittelwert herum. Diese Verschiebung wird durch einen Jitterkorrektorvorgang ausgeglichen.
  • In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass mit jeder ersten Impulsflanke ein Zeitgeber gestartet wird, dass der Zeitgeber bei einem Ausbleiben weiterer erster Impulsflanken, nach Ablauf einer voreingestellten Zeit, ein Fehlersignal ausgibt und dass durch das Fehlersignal eine Grundeinstellung der Wandlung vorgenommen wird.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Überprüfung der maximal laut IrDA-Protokoll zulässigen Pause zwischen der Licht-Ein-Flanke eines ersten und der Licht-Ein-Flanke eines zweiten Impulses durchgeführt. Dabei wird eine Zeitmessung mit jeder detektierten ersten Impulsflanke gestartet. Bei einem Ausbleiben oder nicht erkennen der nächsten ersten Impulsflanke erfolgt kein Rücksetzvorgang der Zeitmessung und die maximal zulässige Vorgabezeit wird überschritten. Dies kann beispielsweise durch Signalamplituden im Bereich der Empfindlichkeitsgrenzen des Komparators der Fall sein. Die Überschreitung der Vorgabezeit bewirkt die Ausgabe eines Fehlersignals, die Rücksetzung des Empfängers sowie des Verfahrens in einen definierten Anfangszustand.
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Anordnung zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Fotodiode parallel zu einer Vorspannungserzeugung geschaltet ist, dass die Anode und die Kathode der Fotodiode jeweils über eine Kapazität mit einem Transimpedanzverstärker, dessen Frequenzgang so gewählt ist, dass eine Rückkehr des Verstärkers in den Arbeitspunkt innerhalb der Impulslänge der Licht-Ein-Zeit gewährleistet ist, verbunden sind, dass dem Transimpedanzverstärker eine weitere Verstärkeranordnung nachgeschaltet ist, dass der Ausgang dieser Verstärkeranordnung mit dem Eingang eines Komparators verbunden ist, dass der Komparator aus zwei, mit den Eingängen INP und INN verbundenen, invers angesteuerten Teilkomparatoren besteht die je einen Steuereingang „Level" aufweisen, wobei der Ausgang des Teilkomparators „Licht an" mit einem Eingang des Flipflops, der Ausgang des Teilkomparators „Licht aus" mit einem Eingang des Gatters, dessen Ausgang wiederum mit einem weiteren Eingang des Flipflops, der erste Ausgang des Flipflops, zur Ausgabe eines Zwischensignals, mit dem Zwischensignalausgang OUTN verbunden ist, dass ein dritter Eingang des Flipflops mit dem Potential VDD verbunden ist, dass ein zweiter Ausgang des Flipflops mit dem Eingang eines Zeitgebers und einem Ausgang OUTP des Komparators verbunden ist, dass der Ausgang des Zeitgebers mit einem zweiten Eingang des Gatters verbunden ist, dass der dritte Eingang des Gatters mit dem Eingang POC des Komparators verbunden ist, dass ein Zwischensignalausgang des Komparators mit dem Eingang einer, die Impulslänge des Ausgangssignals modusgerecht anpassenden, Impulsformungsanordnung verbunden ist, dass die Impulsformungsanordnung einen Ausgang für ein Ausgangssignal aufweist und dass eine Verstärkungsregulierungsanordnung eingangsseitig mit der Verstärkungsanordnung und ausgangsseitig mit dem Transimpedanzverstärker, dem Komparator und der Verstärkeranordnung verbunden ist.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung realisiert durch eine entsprechende Dimensionierung der Schaltung eine Vergrößerung der unteren 3 dB-Frequenz derart, dass auch bei der größten Datenrate der Empfängerausgang noch innerhalb der Licht-Ein-Zeit in den Arbeitspunkt zurückkehrt, so dass bei einer Licht-Aus-Flanke eine detektierbare negative Amplitude erzeugt wird. Realisiert wird dies durch eine entsprechende Dimensionierung der Kapazitäten an den Transimpedanzverstärkereingängen, wobei ein Optimum zwischen der Differenzierung und dem Amplitudenverlust innerhalb der Licht-An-Zeit eingestellt wird.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung realisiert im Komparator die Verarbeitung der ersten und zweiten Impulsflanke in voneinander getrennten und in der Ansprechschwelle und der Hysterese einstellbaren Komparatorteilstufen. Die so erzeugten Ausgangssignale der Komparatorteilstufen werden logisch miteinander verknüpft und als ein Zwischenergebnis ausgegeben. Weiterhin ist eine Plausibilitätsprüfung des Zwischensignals realisiert, so dass bei der Überschreitung einer maximal möglichen Impulslänge ein Fehlersignal erzeugt und ausgegeben wird und ein Zurücksetzen der Schaltungsanordnung in einen definierten Zustand erfolgt.
  • Zur Pegelanpassung ist in der Schaltungsanordnung eine Verstärkungsregulierungsanordnung vorgesehen, welche den Transimpedanzverstärker, die Verstärkungsanordnung und die Schaltschwellen beider Teilkomparator regelt.
  • In einer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Zwischensignalausgang des Komparators und dem Eingang der Impulsformungsanordnung eine Jitterkorrekturanordnung angeordnet ist.
  • Zur Korrektur des Zeitfehlers des Eingangssignals der Impulsformungsanordnung ist der Impulsformungsanordnung eine Stufe zur Jitterkorrektur vorgeschaltet.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
  • 1 ein Übersichtsdiagramm des Verlaufs der Ausgangs-Impulsbreite in Abhängigkeit der Eingangs-Lichtimpulsbreite für den MIR und den SIR Modus des IrDA-Standards,
  • 2 eine weiteres Übersichtsdiagramm mit dem Ausschnitt für den MIR-Modus und den SIR-Modus bei kleinen Impulsbreiten in einem anderen Maßstab,
  • 3 eine Schaltungsanordnung zur Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 4 eine Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen aus zwei Teilkomparatoren bestehenden Komparators und
  • 5 eine erfindungsgemäße Impulsformungsanordnung.
  • Zum besseren Verständnis der Aufgabenstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Verlauf der Ausgangs-Impulsbreite in Abhängigkeit von der Eingangs-Lichtimpulsbreite für einen Empfänger in der 1 dargestellt, der alle Datenraten von 9,6 kBit/s bis 1,152 Mbit/s abdeckt. Eine detailliertere Darstellung des in der 1 durch eine Strich-Punkt-Linie markierten Teilbereiches ist in der 2 dargestellt. In beiden Darstellungen ist jeweils der typische, der maximale und der minimale Kurvenverlauf dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Erkennen des Modus eine zu einem Modus zugehörige minimale Impulsbreite erzeugt wird oder für den Fall, dass der Eingangsimpuls dessen Breite übersteigt, diese größere Eingangsimpulsbreite an den Ausgang weitergegeben wird. Beim Empfang einer Impulslänge die sich nicht einem Modus zuordnen lässt wird ebenfalls ein Ausgangsimpuls getreu der Dauer der Eingangs-Lichtimpulsbreite erzeugt und ausgegeben.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, dargestellt in 3, besteht aus einer mit einer Vorspannungserzeugung 2 verschalteten Fotodiode 1, welche über Kapazitäten 3 mit einem Transimpedanzverstärker 4 verbunden ist. Der Ausgang des Transimpedanzverstärkers 4 ist mit dem Eingang einer Verstärkeranordnung 5 verbunden. Der Ausgang der Verstärkeranordnung 5 ist an den Eingang eines Komparators 6 angeschlossen. Am Zwischensignalausgang 7 des Komparators 6 liegt ein Zwischensignal zur weiteren Verarbeitung durch die nachgeordnete Impulsformungsanordnung 9 an. Die Impulsformungsanordnung 9 weist einen Ausgangssignalausgang 10 zur Ausgabe eines Ausgangssignals auf. Eine eingangsseitig mit der Verstärkeranordnung 5 verbundene Verstärkungsregulierungsanordnung 11 ist ausgangsseitig mit dem Transimpedanzverstärker 4, der Verstärkeranordnung 5 und dem Komparator 6 verbunden.
  • Eine Besonderheit der Schaltungsanordnung zu Lösung der Aufgabe der Erfindung ist eine solche Dimensionierung der unteren 3dB-Frequenz des Empfängers, dass eine eindeutige Identifizierung der aktiven Licht-Ein-Flanke und der zum gleichen Impuls zugehörigen passiven Licht-Aus-Flanke möglich ist. Somit wird gewährleistet, dass auch bei der größten Datenrate der Empfängerausgang noch innerhalb der Licht-An-Zeit in den Arbeitspunkt zurückkehrt, so dass bei einer Licht-Aus-Flanke eine detektierbare negative Amplitude erzeugt wird. Realisiert wird dies durch eine solche Dimensionierung der Kapazitäten 3 an den Transimpedanzverstärkereingängen 4, dass ein Optimum zwischen der Differenzierung und dem Amplitudenverlust innerhalb der Licht-An-Zeit eingestellt wird.
  • Des weiteren wird durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Komparator-Schaltungsanordnung 6, welche es ermöglicht, sowohl den positiven Signalteil des Ausgangssignals der Verstärkungsanordnung 5, welcher durch eine Licht-Ein-Flanke verursacht wird und durch die erste Impulsflanke abgebildet wird, als auch den negativen Signalteil, welcher durch eine Licht-Aus-Flanke verursacht wird und durch die zweite Impulsflanke abgebildet wird, voneinander getrennt und mit jeweils separat regelbaren Ansprechschwellen und Hysteresewerten, zu detektieren.
  • Die Regelung der Ansprechschwellen und der Hysteresewerte der Teilkomparatoren 12 und 13 wird durch die Verstärkungsregulierungsanordnung 11 durchgeführt.
  • Zur Detektion der ersten und der zweiten Impulsflanke vom Differenzsignal INP-INN, in der 4 durch die Eingangssignale INP und INN dargestellt, besteht der in 4 dargestellte Komparator 6 aus zwei invers angesteuerten Teilkomparatoren 12 und 13, wobei bei beiden Teilkompa ratoren 12 und 13 gleichermaßen die Möglichkeit besteht, mit dem Signal 'Level' sowohl die Einschaltschwelle als auch die Hysterese zu beeinflussen. Da die Schaltungsanordnung zur Auswertung des Signals 'Level' in beiden Teilkomparatoren 12 und 13 identisch ausgeführt, aber den Amplitudenverhältnissen von positiver und negativer Flanke des Ausgangssignals der Verstärkeranordnung 5 angepasst dimensioniert ist, kann das Signal 'Level' nur einmal für beide Teilkomparatoren 12 und 13 erzeugt und als eine Steuerspannung in die Teilkomparatoren 12 und 13 eingespeist werden. Mit einer an die Teilkomparatoren 12 und 13 angeschlossenen sequentiellen Logikschaltung wird sichergestellt, dass mit dem Einschalten der Betriebsspannung über eine am Eingang 'POC' angeschlossene nicht näher dargestellte Power-On/Clear- Schaltung über das Gatter 14 und den Flipflop-Reset-Eingang des Flip-Flop 15 der im Signalweg weiterhin verwendete invertierte Ausgang 'OUTN' auf High-Pegel liegt.
  • Der mit der ersten Impulsflanke vom Teilkomparator 12 ausgegebene Low-High-Übergang setzt das D-Flipflop 15 über dessen Takteingang auf High-Pegel, da der Dateneingang von 15 fest auf High-Pegel liegt. Neben der bereits beschriebenen Möglichkeit, das Flipflop bei Power-On rückzusetzen, erfolgt dies auch gleichberechtigt, wenn der Teilkomparator 13 gesteuert durch die Licht-Aus-Flanke des Lichtimpulses über einen zweiten Eingang am Gatter 14 einen Impuls an den Reset-Eingang des Flipflops 15 ausgibt.
  • Des weiteren ist über einen dritten Reset-Eingriff am Gatter 14 sichergestellt, dass unterhalb der Empfindlichkeitsgrenze, wenn beispielsweise der Teilkomparator 12 die erste Impulsflanke gerade noch erkennt, der Teilkomparator 13 aber beispielsweise auf Grund technologischer Toleranzen nicht mehr anspricht, nach der maximal zugelassenen Impulspause, beispielsweise lt. IrDA-Protokoll, die Schaltung in den Ausgangszustand zurückgeführt wird. Dazu ist ein Zeitgeber 16 vorhanden, dessen Zeitablauf mit jeder steigenden Flanke, welche der ersten Impulsflanke entspricht, am Ausgang des Flipflop 15 neu gestartet wird.
  • Um die eingangs dargestellte Funktionalität zwischen optischer Eingangsimpulsbreite und elektrischer Ausgangsimpulsbreite zu erzielen, ist an den Ausgang des Komparators 6 eine Impulsformungsanordnung 9 angeschlossen. Diese kann die angedeutete Beeinflussung des Jitters durch die Jitterkorrekturanordnung 8 beinhalten. Die sich anschließende eigentliche Impulsformungsanordnung 9 ist zwingend erforderlich, um die in 1 dargestellte Abhängigkeit der Ausgangsimpulsbreite der elektrischen Impulse am Ausgangssignalausgang 10 der Impulsformungsanordnung 9 von den optischen Eingangsimpulsbreiten zu erzielen. Dabei wird die in 5 dargestellte Ausführungsform einer Impulsformungsanordnung 9 verwendet.
  • Zur Formung des digitalen Ausgangssignals 10 wird das Komparator-Ausgangssignal OUTN, welches als Zwischensignal am Zwischensignalausgang 7 bereitsteht, verwendet. Dieses Zwischensignal wird der digitalen Impulsformungsanordnung 9 zugeführt. Diese besteht im allgemeinen Fall aus einer optionalen Jitterkorrekturanordnung 8 und den in der 5 dargestellten digitalen Impulsformungseinheit. Da die Jitterkorrekturanordnung 8 nicht Gegenstand der hier beschriebenen Lösung ist, soll sie hier nicht betrachtet werden. Die Jitterkorrekturanordnung 8 greift nur insofern in die digitalen Abläufe ein, dass sie die Zeitlage einer jeden fallenden Flanke beeinflusst und Zeitlagen-Unterschiede ausgleicht. Für die Impulsbreitenproblematik hat das keine entscheidende Bedeutung.
  • Die digitale Impulsformungsanordnung 9 besteht aus einer mit dem Eingang INP der Anordnung verbundenen Signalverzögerungsanordnung 17, zwei Schaltungen zur Formierung von Impulsen 18 und 19, welche jeweils fest auf eine vom IrDA- Standard vorgegeben Mindestimpulslänge eines Modus eingestellt sind, einer Zeitreferenzerzeugungsanordnung 20, einem Negator 21, einem zweiten Flipflop 22 und einem mit dem Ausgang der Anordnung verbundenen Multiplexer 23.
  • Als feste Impulsbreiten der Schaltung zur Formierung einer ersten Impulslänge 18 ist eine MIR-Impulsbreite und in der Schaltung zur Formierung einer zweiten Impulslänge 19 ist eine SIR-Impulsbreite eingestellt. Der Entscheidungszeitpunkt wird mittels der Zeitreferenzerzeugungsanordnung 20 eingestellt. Dieser Zeitpunkt liegt in einem zweckmäßigen Bereich zwischen MIR- und SIR-Modus. Der Vergleich zwischen der Impulsbreite des Eingangssignals am Eingang INP und der von der Zeitreferenzerzeugungsanordnung 20 erzeugten Referenzzeit beeinflusst das zweite Flipflop 22 derart, dass nur dann das Flipflop 22 gesetzt und damit der Multiplexer 23 auf die Schaltung zur Formierung einer zweiten Impulslänge 19 umgeschaltet wird, wenn der Eingangsimpuls länger als der Referenzimpuls ist.
  • Anderenfalls bleibt das zweite Flipflop 22 im Reset-Zustand und die Schaltung zur Formierung einer ersten Impulslänge 18 ist über den Multiplexer 23 auf den Ausgang geschaltet, wodurch der kürzere MIR-Impuls ausgegeben wird.
  • Parallel zu dieser beschriebenen Funktionsweise der Impulsformungsanordnung 9 wird die Länge des Eingangs-Impulses vom Eingang INP der Anordnung über ein zweites Gatter 24 direkt auf den Ausgang OUT der Anordnung übertragen. Dadurch wird sichergestellt, dass empfangene Impulsbreiten, welche außerhalb der von Anordnung 18 und 19 erzeugten Impulsbreiten liegen, welche die jeweils minimale Impulsbreite eines jeden Protokollbereiches (MIR oder SIR) garantieren, Impulslängengetreu zum Ausgang OUT der Anordnung durchgeschaltet werden.
  • 1
    Fotodiode
    2
    Vorspannungserzeugung
    3
    Kapazität
    4
    Transimpedanzverstärker
    5
    Verstärkeranordnung
    6
    Komparator
    7
    Zwischensignalausgang
    8
    Jitterkorrekturanordnung
    9
    Impulsformungsanordnung
    10
    Ausgangssignalausgang
    11
    Verstärkungsregulierungsanordnung
    12
    Teilkomparator „Licht an"
    13
    Teilkomparator „Licht aus"
    14
    erstes Gatter
    15
    erstes Flipflop
    16
    Zeitgeber
    17
    Verzögerungsanordnung
    18
    Schaltung zur Formierung einer ersten Impulslänge
    19
    Schaltung zur Formierung einer zweiten Impulslänge
    20
    Zeitreferenzerzeugungsanordnung
    21
    Negator
    22
    zweites Flipflop
    23
    Multiplexer
    24
    zweites Gatter

Claims (7)

  1. Verfahren zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse, bei dem ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, aus dem nachfolgend eine erste Impulsflanke detektiert wird, mittels derer eine der ersten Impulsflanke folgende Impulsformung eines digitalen Ausgangssignals erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Detektion einer zweiten Impulsflanke erfolgt, dass entsprechend der Zeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Impulsflanke entweder die Impulsformung des digitalen Ausgangssignals, welches der Länge des optischen Empfangsimpulses entspricht, erfolgt oder ein Ausgangssignal mit einer voreingestellten Zeitdauer erzeugt wird und dass anschließend das Ausgangssignal ausgegeben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strom-Spannungs-Wandlung mit einem differenzierenden Charakter erfolgt, dass durch eine Digitalisierung des differenzierten Spannungssignals eine erste Flanken-Impulsfolge für Licht-An-Flanken und eine zweite Flanken-Impulsfolge für Licht-Aus-Flanken erzeugt werden, dass die Erzeugung eines durch die beiden Flanken-Impulsfolgen bestimmten digitalen Zwischensignals erfolgt, dass ein Vergleich des digitalen Zwischensignals mit einer Vergleichsimpulslänge erfolgt, dass in Abhängigkeit des Vergleichs eine Impulsformung des digitalen Ausgangssignals, gesteuert durch das digitale Zwischensignal, erfolgt und ausgegeben wird, oder die Ausgabe des digitalen Zwischensignals als Ausgangssignal erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Ausgangssignale mit einer voreingestellten Zeitdauer zeitgleich formiert werden und dass entsprechend der Zeitdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Impulsflanke ein formiertes Ausgangssignal ausgewählt und ausgegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Impulsformung des digitalen Ausgangssignals eine Jitterkorrektur erfolgt.
  5. verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit jeder ersten Impulsflanke ein Zeitgeber (16) gestartet wird, dass der Zeitgeber (16) bei einem Ausbleiben weiterer erster Impulsflanken, nach Ablauf einer voreingestellten Zeit, ein Fehlersignal ausgibt und dass durch das Fehlersignal eine Grundeinstellung der Wandlung vorgenommen wird.
  6. Anordnung zur Wandlung von optischen Empfangsimpulsen in elektrische Ausgangsimpulse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fotodiode (1) parallel zu einer Vorspannungserzeugung (2) geschaltet ist, dass die Anode und die Kathode der Fotodiode (1) jeweils über eine Kapazität (3) mit einem Transimpedanzverstärker (4), dessen Frequenzgang so gewählt ist, dass eine Rückkehr des Verstärkers in den Arbeitspunkt innerhalb der Impulslänge der Licht-Ein-Zeit gewährleistet ist, verbunden sind, dass dem Transimpedanzverstärker (4) eine weitere Verstärkeranordnung (5) nachgeschaltet ist, dass der Ausgang dieser Verstärkeranordnung (5) mit dem Eingang eines Komparators (6) verbunden ist, dass der Komparator (6) aus zwei, mit den Eingängen INP und INN verbundenen, invers angesteuerten Teilkomparatoren (12 und 13) besteht die je einen Steuereingang „Level" aufweisen, wobei der Ausgang des Teilkomparators „Licht an" (12) mit einem Eingang des Flipflops (15), der Ausgang des Teilkomparators „Licht aus" (13) mit einem Eingang des Gatters (14), dessen Ausgang wiederum mit einem weiteren Eingang des Flipflops (15), der erste Ausgang des Flipflops (15), zur Ausgabe eines Zwischensignals, mit dem Zwischensignalausgang OUTN (7) verbunden ist, dass ein dritter Eingang des Flipflops (15) mit dem Potential VDD verbunden ist, dass ein zweiter Ausgang des Flipflops (15) mit dem Eingang eines Zeitgebers (16) und einem Ausgang OUTP des Komparators (6) verbunden ist, dass der Ausgang des Zeitgebers (16) mit einem zweiten Eingang des Gatters (14) verbunden ist, dass der dritte Eingang des Gatters (14) mit dem Eingang POC des Komparators (6) verbunden ist, dass ein Zwischensignalausgang (7) des Komparators (6) mit dem Eingang einer, die Impulslänge des Ausgangssignals modusgerecht anpassenden, Impulsformungsanordnung (9) verbunden ist, dass die Impulsformungsanordnung (9) einen Ausgang für ein Ausgangssignal (10) aufweist und dass eine Verstärkungsregulierungsanordnung (11) eingangsseitig mit der Verstärkungsanordnung (5) und ausgangsseitig mit dem Transimpedanzverstärker (4), dem Komparator (6) und der Verstärkeranordnung (5) verbunden ist.
  7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zwischensignalausgang (7) des Komparators (6) und dem Eingang der Impulsformungsanordnung (9) eine Jitterkorrekturanordnung (8) angeordnet ist.
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