DE1562059A1

DE1562059A1 - Schaltungsanordnung mit einem elektrisch steuerbaren, lichtempfindlichen verstaerkerelement

Info

Publication number: DE1562059A1
Application number: DE1968B0096704
Authority: DE
Inventors: Harald Graf Von Luettichau
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1968-02-17
Filing date: 1968-02-17
Publication date: 1970-02-26
Also published as: FR2002104A1

Description

Schaltungsanordnung mit einem elektrisch steuerbaren, licht- empfindliehen Verstärkerelement

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem elektrisch steuerbaren, lichtempfindlichen VerstXrkerelement zur Aufnahme von Lichtsignalen·

Schaltungsanordnungen, bei denen lichtempfindliche Verstärkerelemente, insbesondere Foto-Transistoren und auch Foto-Feldeffekt-Transistoren verwendet werden» sind bekannt. Bei einer solchen,

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Ue Unterlagen iArt. 7 § 1 Abs. 2 Nr. I Satz 3 des Änderunesg«. v. 4.9.1967J

z.B. Im deutschen Gebrauchsmuster 1 97^ OJ6 beschriebenen Schaltungsanordnung ist ein Foto-Transistor mit einem zweiten Transistor derart zu einer Kippschaltung zusammengefaßt, daß bei Beaufschlagung des lichtempfindlichen Foto-Transistors mit kurzen Lichtsignalen die Kippschaltung jeweils in ihren anderen Zustand umschaltet und auf diese Welse für jeden empfangenen Liohtimpuls einen elektrischen Ausgangsimpuls abgibt. Der ebenfalls den lichtempfindlichen Foto-Tran3istor beaufschlagende Gleichlichtanteil, der z.B. durch die Umgebungshelligkeit der Schaltungsanordnung bedingt 1st, wird durch Einstellung des Arbeltspunktes des lichtempfindlichen Foto-Transistors mit Hilfe einte Potentiometer-Widerstandes in Bezug auf das Aasgangssignal kompensiert. Dieser jeweils für einen bestimmten Wert des Gleichlichtanteiles festgelegte Arbeltspunkt des lichtempfindlichen Foto-Transistors ist jedoch immer dann unzureichend, wenn die Intensität des Gleichlichts Über einen längeren Zeitraum nicht konstant ist. Zusätzlich ergeben sich bei einer derartigen Schaltungsanordnung dadurch Schwierigkelten, daß bei einen großen Gleichlichtanteil gegenüber elntr relativ kleinen Intensität der zu verarbeitenden Liehtiepulse die Ansprecheepfindliohkeit des lichtempfindlichen Foto-TransIstore mit Hilfe des als veränderlicher Kollektorwiderstand wirkenden Potentiometers nicht ausreichend genau eingestellt werden kann.

Aufgabe der Erfindung 1st ee daher, eine Schaltungsanordnung su schaffen, die einen einwandfreien Empfang und Verarbeitung

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von Lichtimpulsen auch dann noch erlaubt, wenn die Intensität dieser Lichtimpulse gegenüber der Intensität des gleichzeitig auftretenden Gleichlichts klein ist, außerdem die Intensität des C-leichlichts während der Empfancszeit der Lichtimpulse Änderungen unterworfen ist und dabei insbesondere so groß weiden kann, daß sie zu einer Sättigung herkömmlicher Fotoelemente führt.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung mit einem elektrisch steuerbaren, lichtempfindlichen Verstärkerelement zur Aufnahme von LiohtsiKnalen, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß für das Verstärkerelement ein elektrischer Gegenkopplungspfad vorgesehen ist, über den eine mit der Intensität des Gleichlichts steigende, von der Intensität des Wechsellichts aber unabhängige Gegenkopplungsspannung dem Verstärkerelement zugeführt ist, die den Arbeitspunkt des VerstärkerelementB stabilisiert.

Mit Hilfe einer solchen Schaltungsanordnung wird das lichtempfindliche Verstärkerelement an seiner elektrischen Steuerelektrode mit einer Gegenkopplungsspannung beaufschlagt, deren Größe nur von dem aufgrund des Gleichlichtanteiles gebildeten Ausgangssignal des Verstärkerelements abhängig Ist, wobei die aufgrund der vom Verstärkerelement empfangenen Wechsellichtimpulse gebildeten Ausgangsimpulse auf die Gegenkopplungsspannung keinerlei Einfluß haben.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 1st als Verstärkerelement ein fotoeupfindlicher Feldeffekt-Transistor verwendet. Ein solcher Feldeffekt-Transistor hat gegenüber den herkömmlichen Foto-Transistoren den Vorteil minimaler Verzögerungszeiten zwischen Auftreten eines Liohtimpulses und Abgabe eines dadurch bedingten Ausgangsimpulses« Ferner fließen in seinem nichtleitenden Zustand annähernd keine Sperrströme.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird die Ausgangsspannung des Feldeffekt-Transistors mit einer Referenzspannung in einen Differenzverstärker verglichen» dessen Differenzsignal als Gegenkopplungsspannung Über einen Tiefpaß an die Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors geschaltet ist. Der Ausgang des Feldeffekt-Transistors ist über einen Hochpaß alt den Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden. Mit Hilfe der zun Vergleich herangezogenen Referenzspannung kann der Arbeitepunkt des Feldeffekt-Transistors festgelegt werden. Über den zwischen den Ausgang des Differenzverstärkerβ und der Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors liegenden Tiefpaß gelangt der Anteil der Gegenkopplungsspannung, der von den Gleichlichtanteil des auf den Feldeffekt-Transistor gelangenden Lichts herrührt. Über den Hochpaß zwischen dem Ausgang des Feldeffekt-Transistors und dem Ausgang der Schaltungsanordnung gelangt nur der Teil des Ausgangssignals des Feldeffekt-Transistoren der von

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den auf dtn Feldeffekt-Transistor wirkenden Wechsellichtinpulsen herrührt·

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiels nKher erläutert.

Ein lichtempfindlicher Feldeffekt-Transistor T ist mit seiner einen Elektrode über einen Arbeitswiderstand R₂ an positive Speisespannung und mit seiner anderen Elektrode über einen Widerstand R, an Erde geschaltet. Die Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistore T ist über einen ersten Widerstand R. mit einen Kondensator C,, dessen anderer Anschluß mit Erde verbunden 1st, und Über einen weiteren Widerstand R₁. mit den Ausgang eines Differenzverstärkers V₁ verbunden. Die Eingänge des Differenzverstärker V₁ elnd mit dem Ausgang des Feldeffekt-Transistors T₂ an seinem Arbeitswiderstand R₂ und mit einen Schaltungspunkt verbunden, der zwischen einem Widerstand R* und einer Zenerdlode Z liegt, wobei der Widerstand R^ und die Zenerdiode Z zwischen der positiven Speisespannung und Erde liegen. Der Ausgang des Feldeffekt-Translstore T ist gleichzeitig Über einen Kondensator C₂ mit dem Eingang eines Ausgangs verstärker a V₂ verbunden, dessen Ausgang den Ausgang der Schaltungsanordnung bildet.

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Wird der Feldeffekt-Transistor alt Gleichlicht beaufschlagt, so fällt an Arbeitswiderstand R₂ eine Gleichspannung ab, die im Differenzverstärker V. mit der Zenerspannung der Zenerdiode Z verglichen wird. Die Spannungsdifferenz gelangt über die Widerstände Rc und R, als Gegenkopplungsspannung auf die Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors und steuert diesen so lange in Richtung seines nichtleitenden Zustandes, bis seine von Gleichlicht hervorgerufene Ausgangssp-mnung gleich der Zenerspannung der Zenerdiode Z ist.

Wird der Feldeffekt-Transistor gleichzeitig von Wechsellichtimpulsen beaufschlagt, so rufen diese zwar am Ausgang des Differenzverstärkers V\ Korapensationsspannungsimpulse hervor, die die Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors T Jedoch nicht beeinflussen können, da sie Über den Kondensator C. abgeleitet werden. Die Einschaltung des Kondensators C. zwischen den Widerständen R. und R₁. wirkt daher als ein Tiefpa3 für die Verbindung zwischen Ausgang des Differenzverstärker V. und Steuerelektrode des Feldeffekt-Transistors.

Diese an Ausgang de* Feldeffekt-Transistor* T auftretenden Steuerimpulse gelangen Über den als Hochpaß wirkenden Kondensator C₂ auf den Eingang des Ausgangsverstärkers V₂ und werden von diesen al* Ausgangssignal der Schaltungsanordnung abgegeben* da* damit nur von den auf den Feldeffekt-Transistor wirkenden We eh- »ellichtinpulsen beetinet ist.

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Durch diese von der jeweiligen Intensität des auX* den Feldeffekt-Transistor gelangenden Gleichlichts abhängige Gegenlcopplungsspannung, die auf den elektrischen Steueranschluß des lichtempfindlichen Feldeffekt-Transistors wirkt, findet selbsttätig eine den jeweiligen Erfordernissen angemessene Unterdrückung des Gleichlichtanteils statt. Durch die elektrische Gegenkopplung wird der Feldeffekt-Transistor gegenüber den zusätzlichen zum uleichlichtantell vorhandenen Wechselllchtimpulsen nicht unempfindlicher, so daß diese auch bei einer sehr hohen Intensität des Gleichlichtanteiles einwandfrei empfangen und als '.isgangssignale abgegeben werden können.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeigt also einen Weg, wie 'vcclisellichtimpulse auch dann noch empfangen werden kennen, wenn deren Intensität klein gegenüber der Intensität des gleichzeitig auftretenden Gleichlichts ist. Die bisher bekannten i'chaltunfTEanordnunnen mit Fotoelementen oder elektrisch nicht gesteuerten Foto-Transistoren können Wechsellichtimpulse dagegen bereits dann nicht mehr empfangen, wenn die'Intensität des gleichzeitig auftretenden Gleichlichts groß genug ist, um die Fotoelemente in die Sättigung zu treiben, so daß die zusätzlich auftretenden Wechsellichtimpulse keinen Einfluß mehr auf die von den Fotoelementen abgegebenen Fotoströme haben.

Patentansprüche:

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Claims

MESSERSCHMITT- l8. Juni 1969 BOUCOW Gesellsohaft Y Ottobrunn« , mit beschränkter Haftung BP 708 Ottobrunn bei München 3X1 He/gÖ Patentansprüche

1. Schaltungsanordnung reit einem elektrisch steuerbaren, lichtempfindlichen Verstärkerelement zur Aufnahme von Lichtsignalen, dadurch gekennzeichnet, dal für das Verstärkerelement (T) ein elektrischer Gegenkopplungspfad (V₁,R₅,Cj,R₁) vorgesehen ist, über den eine mit der Intensität des Gleichlichts steigende, von der Intensität des Wechsellichts aber unabhängige Gegenkopplungsspannung dem Verstärkereleraent (T) zugeführt ist, die den Arbeitspunkt des Versttirkerelements stabilisiert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daQ das Verstärkerelement (T) ein i'otoempfindJicher Feldeffekt-Transistor ist.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichne t, daß die Auegangsspannung des Feld-Effekt-Transistors (T) mit einer Referenzspannung (U ) in einem Differenzverstärker (V.)

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vergleichbar ist.

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BAD ORIGINAL

deasen Differenzaignal als Gegenkopplungaepannung Ubtr einen Tiefpaß (R,.»^). an die Baaia des Feldtffelct-Translators (T) geschaltet ist, und daß der Ausgang
des Feldeffekt-Tranaistors (T) über einen Hoohpaß (Cp) mit dem Ausgang der 8ohaltungsanordnung verbunden ist.

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