DE19707315C2

DE19707315C2 - Circuit arrangement for converting optical signals into electrical signals

Info

Publication number: DE19707315C2
Application number: DE1997107315
Authority: DE
Inventors: Horst H Berger; Sven Rebeschies
Original assignee: X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Current assignee: X Fab Semiconductor Foundries GmbH
Priority date: 1997-02-11
Filing date: 1997-02-11
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: DE19707315A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mikroelektronische Schaltungsan ordnung zur Umwandlung von hochfrequenten Kurzzeit-Strahlungsimpul sen, wie sie z. B. von getriggerten Lasern erzeugt werden, in elek trische Signale, wie sie zum Prüfen von mikroelektronischen Schalt kreisen benötigt werden.The invention relates to a microelectronic circuit order for the conversion of high-frequency short-term radiation pulse sen how they z. B. generated by triggered lasers in elec trical signals, such as those used to test microelectronic circuits circles are needed.

Die Wandlung optischer Signale in elektrische Signale hat Bedeutung für die kontaktlose Prüfung von mikroelektronischen Schaltkreisen. Dabei geht der Trend bei integrierten logischen Schaltkreisen zu im mer höheren Arbeitsfrequenzen. Für die Signalwandlung bei sich stän dig verkürzenden Impulsdauern erwächst daraus die Forderung nach Verringerung der Schaltzeiten optoelektronischer Wandlerschaltungen. Schaltungen dieser Art sind bekannt. Ein typisches Beispiel, welches dem angezielten Zweck nahekommt, ist in der DE 38 31 109 A1 beschrie ben. Hier wird der von einer Fotodiode erzeugte elektrische Impuls durch die Kombination eines Transimpedanz-Verstärkers mit einem Schmitt-Trigger verstärkt. Die Schaltung ist auf niedrige Einschalt schwellen, z. B. unter 10 nW, optischer Strahlungsleistung getrimmt. Andererseits wird erwähnt, daß die Kathode der Fotodiode statt an Masse an den Minus-Pol einer gegen Masse negativen zweiten Ver sorgungsspannung angeschlossen werden kann, um die Sperrschichtkapa zität der Fotodiode zu verkleinern und so eine höhere Betriebsfre quenz zu erreichen. Dabei sind allerdings keinerlei Frequenzangaben gemacht worden.The conversion of optical signals into electrical signals is important for the contactless testing of microelectronic circuits. The trend towards integrated logic circuits is increasing always higher working frequencies. Stand for the signal conversion dig shortening pulse durations, the demand for Reduction of the switching times of optoelectronic converter circuits. Circuits of this type are known. A typical example, which the intended purpose comes close, is described in DE 38 31 109 A1 ben. Here is the electrical pulse generated by a photodiode by combining a transimpedance amplifier with a Schmitt trigger amplified. The circuit is on low on swell, e.g. B. trimmed below 10 nW, optical radiation power. On the other hand, it is mentioned that the cathode of the photodiode instead of Ground to the minus pole of a second ver supply voltage can be connected to the junction Kapa to reduce the quantity of the photodiode and thus a higher operating fre to reach quenz. However, there is no frequency information been made.

Derartige Schaltungen neigen bekanntermaßen zum Schwingen und haben demgemäß Schwierigkeiten in der Dimensionierung der Bauelemente, d. h. sie sind für die Anwendung in einer technologisch/ökonomisch optimierten Standardtechnologie weniger geeignet.Such circuits are known to tend to vibrate and have accordingly difficulties in the dimensioning of the components, d. H. they are for use in a technological / economical optimized standard technology less suitable.

Bei der Steigerung der Impulsfrequenz zur Gewinnung von Signalen für kontaktlose Prüfzwecke steht nicht primär die Forderung nach nied rigen Einschaltschwellen. In der o. a. OS ist als weiterer Vorteil genannt, mit möglichst wenigen Bauelementen auszukommen. Bei Hochin tegration kommt es jedoch auf einige Bauelemente mehr oder weniger für eine Schaltungsanordnung zur Umwandlung von hochfrequenten Kurz zeit-Strahlungsimpulsen in betriebsadäquate elektrische Prüfsignale nicht an, wenn dafür der verhältnismäßig große Platzbedarf für ein elektrisches Prüfpad eingespart werden kann.When increasing the pulse frequency to obtain signals for Contactless test purposes are not primarily the requirement for low switch-on thresholds. In the above OS is another advantage called to get by with as few components as possible. At Hochin However, it depends on some components more or less for a circuit arrangement for converting high-frequency short Time radiation pulses in operationally appropriate electrical test signals not when the relatively large space required for one electrical test pad can be saved.

Wichtig ist die Möglichkeit der einfachen technologischen Realisie rung, die immer dann gegeben ist, wenn keine zusätzlichen Technolo gieschritte für die Herstellung der Schaltungsanordnung benötigt werden. Den Nachteil der Neigung zum Schwingen hat wegen der Tran simpedanzverstärkerstufe und der damit verbundenen Rückkopplungs schaltung auch die in der DE 40 06 504 A1 angegebene Schaltungsanord nung für einen Opto-Schmitt-Trigger.What is important is the possibility of simple technological realism which is always the case when there is no additional technology Casting steps required for the manufacture of the circuit arrangement become. The disadvantage of the tendency to swing is due to the oil simpedance amplifier stage and the associated feedback circuit also the circuit arrangement specified in DE 40 06 504 A1 for an Opto-Schmitt trigger.

Mit der DD 133 016 ist ferner eine optoelektronische Differenz verstärkerschaltung bekannt, bei der mindestens ein fotoelektrisches Bauelement in Sperrichtung auf einen der Eingänge eines emittersei tig mit einer Konstantstromquelle verbundenen Transistor-Differenz verstärkers geschaltet ist und jeweils bei dem noch freien Eingang des Differenzverstärkers die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstran sistors in Durchlaßrichtung mit der Betriebsspannungsquelle verbun den ist. Die Spannungsbegrenzung wird hierbei durch einen Lade- und Entladewiderstand realisiert. Das ist insofern nachteilig, als der erzeugte Spannungshub am Eingang des Differenzverstärkers nahezu li near vom im fotoelektrischen Bauelement erzeugten Fotostrom abhängt. Dieser kann somit bei unterschiedlicher Bestrahlung oder bei Typ- Streuungen der Fotoelemente, wie sie üblicherweise unter Produk tionsbedingungen auftreten, stark variieren. Dieses resultiert in ungleichen Anstiegs- und Abfallzeiten der Differenzverstärkerstufe und reduziert letztlich die maximal erzielbaren Schaltgeschwindig keiten. Die Schaltung ist somit für den GHz-Bereich ungeeignet.With the DD 133 016 there is also an optoelectronic difference amplifier circuit known in which at least one photoelectric Component in the reverse direction on one of the inputs of an emitter egg transistor difference connected to a constant current source amplifier is switched and each with the still free input of the differential amplifier the base-emitter path of the input train sistors connected in the forward direction with the operating voltage source that is. The voltage limitation is determined by a charging and Discharge resistance realized. This is disadvantageous in that the generated voltage swing at the input of the differential amplifier almost left near depends on the photo current generated in the photoelectric component. This can therefore be the case with different irradiation or with type Scattering of the photo elements, as is usually the case under product conditions occur, vary widely. This results in unequal rise and fall times of the differential amplifier stage and ultimately reduces the maximum achievable switching speed opportunities. The circuit is therefore unsuitable for the GHz range.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die eine Frequenzsteigerung bei der Umwandlung optischer Signale in elektrische Prüfsignale für mikroelektronische Schalt kreise bis in den GHz-Bereich ermöglicht, die die Gefahr des Schwin gens ausschließt und die sich mit den üblichen technologischen Mit teln realisieren läßt. The invention has for its object a circuit arrangement specify a frequency increase when converting optical Signals in electrical test signals for microelectronic switching circles into the GHz range, which reduces the risk of vibrations excludes gens and which deals with the usual technological features can be realized.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Schaltungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 6 gelöst.This object is achieved according to the invention by a circuit arrangement solved with the characterizing features of claims 1 and 6.

Die Erfindung hat den Vorteil der Verkürzung der Schaltzeiten durch Einschränkung des durch das lichtempfindliche Bauelement (das eine relativ große Kapazität besitzt) - im speziellen Fall eine Foto-Di ode - verursachten Spannungshubes am Eingang eines Differenzver stärkers. Dieses wird durch zusätzliche integrierte Schaltungsein heiten erreicht, woraus eine Steigerung der maximalen Schaltfrequenz resultiert. Ferner sind die zusätzlichen Schaltungseinheiten mit den üblichen, z. B. in der ECL-Technologie angewendeten Verfahren her stellbar.The invention has the advantage of shortening the switching times Restriction of the light-sensitive component (one has a relatively large capacity) - in the special case a photo di ode - caused voltage swing at the input of a differential ver amplifier. This is due to additional integrated circuits achieved, resulting in an increase in the maximum switching frequency results. Furthermore, the additional circuit units with the usual, e.g. B. in the ECL technology applied methods adjustable.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll beispielhaft anhand der Fig. 1 bis 5 dargestellt werden. Es zeigen:The circuit arrangement according to the invention is to be illustrated by way of example with reference to FIGS. 1 to 5. Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Bipolarausfüh rung, bei der eine Foto-Diode sich im oberen Zweig des Primärstrom kreises befindet und die Zusatzschaltungseinheiten für die Span nungsbegrenzungen zwischen Foto-Diode und Eingangstransistor des Differenzverstärkers angeschlossen sind; Fig. 1 circuit arrangement according to the invention in Bipolarausfüh tion, in which a photo diode is in the upper branch of the primary circuit and the additional circuit units for the voltage limits between the photo diode and input transistor of the differential amplifier are connected;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wie in Fig. 1, bei der eine zweite Foto-Diode als Referenzdiode in Spiegelschaltung enthalten ist; Fig. 2 shows a circuit arrangement of the invention as shown in Figure 1, wherein a second photo-diode is included as a reference diode in mirror circuit.

Fig. 3 eine Schaltungsanordnung ähnlich der in Fig. 1, bei der die Foto-Diode sich im unteren Zweig des Primärstromkreises befindet; Fig. 3 shows a circuit arrangement similar to that in Fig. 1, in which the photo diode is located in the lower branch of the primary circuit;

Fig. 4 eine Zusatzschaltungseinheit für die Hubbegrenzung in Rich tung steigender Spannungen und Fig. 4 shows an additional circuit unit for the stroke limitation in Rich direction increasing voltages and

Fig. 5 eine Zusatzschaltungseinheit für die Hubbegrenzung in Rich tung abnehmender Spannungen. Fig. 5 shows an additional circuit unit for the stroke limitation in Rich direction decreasing voltages.

Die Schaltungsanordnung in Fig. 1 setzt sich im wesentlichen aus vier Schaltungseinheiten zusammen: Dem Primärstromkreis, der Differenzverstärkereinheit, der Treiberstufe und den Zusatzschaltungseinhei ten, welche in diesem Fall aus drei Funktionseinheiten bestehen. Bestandteil des Primärstromkreises sind die Foto-Diode (F1), die Transistoren (T2), (T3) und der Widerstand (R1). Die Zusatz schalteinheit (ZS1) ist die Spannungsversorgung für die beiden ande ren Zusatzschaltungseinheiten. Dabei übernimmt (ZS2) die Begrenzung des oberen Spannungspegels und (ZS3) die Begrenzung des unteren Spannungspegels gegenüber der Referenzspannung (VBB) des Differenz verstärkers (D1), dessen Eingang die Basis des Transistors (T1) bil det.The circuit arrangement in FIG. 1 is essentially composed of four circuit units: the primary circuit, the differential amplifier unit, the driver stage and the additional circuit units, which in this case consist of three functional units. Part of the primary circuit are the photo diode (F1), the transistors (T2), (T3) and the resistor (R1). The additional switching unit (ZS1) is the power supply for the other two additional switching units. Here, (ZS2) limits the upper voltage level and (ZS3) limits the lower voltage level compared to the reference voltage (VBB) of the differential amplifier (D1), the input of which forms the base of the transistor (T1).

Die elektrischen Verbindungen zwischen den drei Zusatzschaltungsein heiten werden am Knoten (K) hergestellt.The electrical connections between the three additional circuits units are made at the knot (K).

Dem Differenzverstärker (D1) sind beispielsweise eine weitere Dif ferenzverstärker- und eine Treiberstufe nachgeschaltet, wie sie in der Bipolartechnologie typisch sind.The differential amplifier (D1) is, for example, another dif downstream amplifier and a driver stage, as in are typical of bipolar technology.

In der Bestrahlungsphase der Foto-Diode (F1) wird in dieser ein Strom (IF1) erzeugt, der in den Knoten (K) einfließt. Aus diesem Knoten (K) wird durch den Transistor (T2), der Teil des Stromspie gels (T2)/(T3) ist und als Konstantstromsenke wirkt, ein konstanter Strom (I1) abgezogen. Die Größe von (I1) wird durch (R1) auf der Primärseite des Stromspiegels bestimmt. Wird (IF1) größer als (I1 + IB), wobei (IB) der Basisstrom von (T1) ist, so kommt es zu einer Potentialerhöhung an der Basis von (T1), welche nach dem Über schreiten der Schaltschwelle des Differenzverstärkers (D1) durch (ZS2) begrenzt wird. (ZS2) sorgt in Form eines Stromes (I2) für den Abfluß der überschüssigen Ladungen. Damit die Schaltung symmetrisch zur Referenzspannung (VBB) arbeitet, ist der Konstantstrom (I1) so dimensioniert, daß bei Vernachlässigung von (IB) 2 . (I1) = (IF1) gilt. Im Nichtbeleuchtungszustand der Foto-Diode (F1), d. h. (IF1) = 0, zieht der verbleibende Strom (I1) das Potential des Knotens (K) nach unten, unter die Schaltschwelle von (T1), bis die untere Spannungs begrenzung (ZS3) erreicht ist. Die Spannungsbegrenzerschaltung liefert dann den Strom -(I2) = (I1). Günstig für hohe Geschwindigkeit ist es, das Licht bei der Modulation in der Dunkelphase nicht ganz abzuschalten, weil dadurch der Spannungshub an (T1) wesentlich kleiner wird. During the irradiation phase of the photo diode (F1) it is switched on Current (IF1) generated, which flows into the node (K). For this Node (K) is through the transistor (T2), the part of the current game gels (T2) / (T3) and acts as a constant current sink, a constant Current (I1) subtracted. The size of (I1) is represented by (R1) on the Primary side of the current mirror determined. Becomes (IF1) larger than (I1 + IB), where (IB) is the base current of (T1), so it happens a potential increase at the base of (T1), which after the over pass through the switching threshold of the differential amplifier (D1) (ZS2) is limited. (ZS2) takes the form of a current (I2) for the Outflow of excess loads. So that the circuit is symmetrical to the reference voltage (VBB), the constant current (I1) is like this dimensions that if neglecting (IB) 2. (I1) = (IF1) applies. In the non-illuminated state of the photo diode (F1), i.e. H. (IF1) = 0, the remaining current (I1) pulls the potential of the node (K) below, below the switching threshold of (T1) until the lower voltage limit (ZS3) has been reached. The voltage limiter circuit then supplies the current - (I2) = (I1). Favorable for high speed is not quite the light when modulating in the dark phase switch off because the voltage swing at (T1) is essential gets smaller.

Die Schaltung in Fig. 2 hat den gleichen grundsätzlichen Aufbau wie Fig. 1. Der Unterschied besteht in dem Vorhandensein einer Referenz- Foto-Diode (F2). Diese bewirkt - genau wie der Widerstand (R1) in Fig. 1 - das Einprägen eines konstanten Stromes (I1) im unteren Zweig des Primärstromkreises. Dieser Strom wird hier jedoch statt durch (R1) durch den Fotostrom (IF2) der Referenz-Foto-Diode (F2) gesteu ert. Es wird annähernd (IF2) = 2 . (I1) = (IF1) eingestellt. Hierdurch läßt sich der Arbeitspunkt der Schaltung unabhängig von Intensitäts schwankungen bei der Beleuchtung der Foto-Dioden so einstellen, daß die Schaltung immer symmetrisch um die Referenzspannung (VBB) arbei tet.The circuit in Fig. 2 has the same basic structure as Fig. 1. The difference is the presence of a reference photo diode (F2). Just like the resistor (R1) in FIG. 1, this causes the injection of a constant current (I1) in the lower branch of the primary circuit. However, this current is controlled here instead of (R1) by the photocurrent (IF2) of the reference photo diode (F2). It becomes approximately (IF2) = 2. (I1) = (IF1) set. As a result, the operating point of the circuit can be set independently of intensity fluctuations in the illumination of the photo diodes so that the circuit always works symmetrically around the reference voltage (VBB).

Fig. 3 ist ähnlich Fig. 1. Der Hauptunterschied gegenüber der Schaltung in Fig. 1 besteht darin, daß sich die Foto-Diode (F3) im unteren Zweig des Primärstromkreises befindet. Die Zusatzschaltungs einheit (ZS) ist als Konstantstromquelle ausgebildet, die den kon stanten Strom (IZS) im Zweig mit (R2) und dem als Diode genutzten Transistor (T4) einprägt. Im Nichtbeleuchtungszustand von (F3) fließt kein Strom (IF3) gegen (VEE) ab. An der Basis des Transistors (T1) liegt als Ruhepotential der obere Schaltpegel des Differenz verstärkers (D1), der durch (IZS), (T4), (R2) und (T5) festgelegt ist. Bei Beleuchtung der Foto-Diode (F3) fließt ein Strom über (T5), (R3) und (F3). Der Widerstand (R3) ist so dimensioniert, daß der dort verursachte Spannungsabfall die Basisspannung des Transistors (T1) auf den Betrag des unteren Schaltpegels des Differenzverstär kers (D1) verkleinert. Fig. 3 is similar to Fig. 1. The main difference from the circuit in Fig. 1 is that the photo diode (F3) is in the lower branch of the primary circuit. The additional circuit unit (ZS) is designed as a constant current source, which impresses the constant current (IZS) in the branch with (R2) and the transistor used as a diode (T4). In the non-lighting state of (F3), no current (IF3) flows out against (VEE). At the base of the transistor (T1) is the quiescent potential of the upper switching level of the differential amplifier (D1), which is determined by (IZS), (T4), (R2) and (T5). When the photo diode (F3) is illuminated, a current flows through (T5), (R3) and (F3). The resistor (R3) is dimensioned so that the voltage drop caused there reduces the base voltage of the transistor (T1) to the amount of the lower switching level of the differential amplifier (D1).

In Fig. 4 ist der Differenzverstärker dargestellt, welcher bei Errei chen der um den Betrag der halben Hubspanung (VHUB) erhöhten Refe renzspannung (VBB) durchschaltet. Die erhöhte Referenzspannung wird durch die nicht dargestellte Spannungsversorgungseinheit (ZS1) be reitgestellt. Die Zusatzschaltungseinheit (ZS2) ist an der Stelle A mit dem Primärstromkreis verbunden.In Fig. 4, the differential amplifier is shown, the Erlen chen by the amount of half the stroke voltage (VHUB) increased reference voltage (VBB) turns on. The increased reference voltage is provided by the voltage supply unit (ZS1), not shown. The additional circuit unit (ZS2) is connected to the primary circuit at point A.

Fig. 5 veranschaulicht eine einfache Ausführungsform der Zusatz schaltungseinheit (ZS3), welche im Zusammenwirken mit der nicht ge zeigten Spannungsversorgungseinheit (ZS1) die die Begrenzung des unteren Spannungspegels an der Basis des Transistors (T1) bewirkt, wie bereits beschrieben wurde. Die Zusatzschaltungseinheit (ZS3) ist an der Stelle A mit dem Primärstromkreis verbunden. Fig. 5 illustrates a simple embodiment of the additional circuit unit (ZS3), which in cooperation with the not shown ge power supply unit (ZS1) causes the limitation of the lower voltage level at the base of the transistor (T1), as has already been described. The additional circuit unit (ZS3) is connected to the primary circuit at point A.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

Fig.FIG.

11

:
ZS1: Zusatzschaltungseinheit :
ZS1: additional circuit unit

11

; Konstantspannungsquelle
ZS2: Zusatzschaltungseinheit ; Constant voltage source
ZS2: additional circuit unit

22

; Differenzverstärker
ZS3: Zusatzschaltungseinheit ; differential amplifier
ZS3: additional circuit unit

33

; Konstantstromquelle
VCC: Betriebsspannungsanschluß; ((+)-Pol/Erdpotential)
VEE: Betriebsspannungsanschluß; ((-)-Pol)
VBB: Referenzspannung des Differenzverstärkers
VCS: Transistorbasisspannug
F1: Fotodiode
IF1: Strom der Foto-Diode F; Constant current source
VCC: operating voltage connection; ((+) - Pol / ground potential)
VEE: operating voltage connection; ((-)-Pole)
VBB: reference voltage of the differential amplifier
VCS: transistor base voltage
F1: photodiode
IF1: current of the photo diode F

11

I1: Konstantstrom im unteren Teil des Primärstromkreises
I2: Strom, welcher die überschüssigen Ladungen abführt
IB: Basisstrom
D1: Differenzvertstärkerstufe I1: constant current in the lower part of the primary circuit
I2: current that dissipates the excess charges
IB: base current
D1: differential amplifier stage

11

K: Schaltungsknoten
R1: Widerstand auf der Primärseite des Stromspiegels
T1: npn-Transistor (Eingang der Differenzverstärkeranordnung)
T2: npn-Transistor, Sekundärseite des Stromspiegels
T3: npn-Transistor, Primärseite des Stromspiegels
out: Ausgang der Schaltung
K: circuit node
R1: Resistance on the primary side of the current mirror
T1: npn transistor (input of the differential amplifier arrangement)
T2: NPN transistor, secondary side of the current mirror
T3: npn transistor, primary side of the current mirror
out: output of the circuit

Fig.FIG.

22

:
ZS1: Zusatzschaltungseinheit :
ZS1: additional circuit unit

11

22

33

; Konstantstromquelle
VCC: Betriebsspannungsanschluß; ((+)-Pol/Erdpotential)
VEE: Betriebsspannungsanschluß; ((-)-Pol)
VBB: Referenzspannung des Differenzverstärkers
VCS: Transistorbasisspannug
F1: Signal-Foto-Diode
F2: Referenz-Foto-Diode auf der Primärseite des Stromspiegels
IF1: Strom der Foto-Diode F; Constant current source
VCC: operating voltage connection; ((+) - Pol / ground potential)
VEE: operating voltage connection; ((-)-Pole)
VBB: reference voltage of the differential amplifier
VCS: transistor base voltage
F1: signal photo diode
F2: reference photo diode on the primary side of the current mirror
IF1: current of the photo diode F

11

IF2: Strom der Foto-Diode FIF2: current of the photo diode F

22

11

K: Schaltungsknoten
T1: npn-Transistor (Eingang des Differenzverstärkeranordnung)
T2: npn-Transistor, Sekundärseite des Stromspiegels
T3: npn-Transistor, Primärseite des Stromspiegels
out: Ausgang der Schaltung
K: circuit node
T1: NPN transistor (input of differential amplifier arrangement)
T2: NPN transistor, secondary side of the current mirror
T3: npn transistor, primary side of the current mirror
out: output of the circuit

Fig.FIG.

33

:
ZS: Zusatzschaltungseinheit; Konstantstromquelle
VCC: Betriebsspannungsanschluß; ((+)-Pol/Erdpotential)
VEE: Betriebsspannungsanschluß; ((-)-Pol)
VBB: Referenzspannung des Differenzverstärkers
VCS: Transistorbasisspannug
F3: Foto-Diode im unteren Zweig des Primärstromkreises
IF3: Strom der Foto-Diode F:
ZS: additional circuit unit; Constant current source
VCC: operating voltage connection; ((+) - Pol / ground potential)
VEE: operating voltage connection; ((-)-Pole)
VBB: reference voltage of the differential amplifier
VCS: transistor base voltage
F3: Photo diode in the lower branch of the primary circuit
IF3: current of the photo diode F

22

IZS: Konstantstrom der Zusatzschalteinheit ZS
I3: Strom zum Schaltungsknoten fließend
IB: Basisstrom
D1: Differenzvertstärkerstufe IZS: constant current of the additional switching unit ZS
I3: Current flowing to the circuit node
IB: base current
D1: differential amplifier stage

11

K: Schaltungsknoten
T1: npn-Transistor (Eingang des Differenzverstärkeranordnung)
T5: npn-Transistor im Primärstromkreis
T4: npn-Transistor, als Diode geschaltet
R3: Widerstand
R2: Widerstand
out: Ausgang der Schaltung
K: circuit node
T1: NPN transistor (input of differential amplifier arrangement)
T5: npn transistor in the primary circuit
T4: npn transistor, connected as a diode
R3: resistance
R2: resistance
out: output of the circuit

Fig.FIG.

99

:
VCC: Betriebsspannungsanschluß; ((+)-Pol/Erdpotential)
VEE: Betriebsspannungsanschluß; ((-)-Pol)
VBB: Referenzspannung des Differenzverstärkers
VHUB: Hubspannung
T6: npn-Transistor, Bestandteil des Differenzverstärkers
T7: npn-Transistor, Bestandteil des Differenzverstärkers
T8: npn-Transistor
A: Anschluß an den Primärstromkreis
R: Widerstand
:
VCC: operating voltage connection; ((+) - Pol / ground potential)
VEE: operating voltage connection; ((-)-Pole)
VBB: reference voltage of the differential amplifier
VHUB: stroke voltage
T6: npn transistor, part of the differential amplifier
T7: npn transistor, part of the differential amplifier
T8: npn transistor
A: Connection to the primary circuit
R: resistance

Fig.FIG.

55

;
VCC: Betriebsspannungsanschluß; ((+)-Pol/Erdpotential)
VBB: Referenzspannung des Differenzverstärkers
VHUB: Hubspannung
UEB: Emitter-Basis-Spannung des Transistors T
T: npn-Transistor
A: Anschluß an den Primärstromkreis
;
VCC: operating voltage connection; ((+) - Pol / ground potential)
VBB: reference voltage of the differential amplifier
VHUB: stroke voltage
UEB: emitter-base voltage of transistor T
T: npn transistor
A: Connection to the primary circuit

Claims

1. Circuit arrangement for converting an optical signal into an electrical signal with a primary circuit in which the light-sensitive component is integrated, and with a differential amplifier arrangement, the processing units with other conventional scarf, as z. B. represent driver stages, can be combined, in which an additional circuit is provided which, in interaction with the primary circuit, defines the voltage drop at the input transistor of the differential amplifier arrangement and is connected between the light-sensitive component and the input transistor of the differential amplifier arrangement, the light-sensitive component is so im The primary circuit is that the current flows from the photosensitive component to the node between the photosensitive component and the input transistor of the differential amplifier arrangement, characterized in that a constant current is drawn from this node by a transistor which is part of a current mirror and acts as a constant current sink, the level of which the size of a resistor on the primary side of the current mirror determines that the additional circuit consists of three units, the first serving to supply the voltage to the other two, the second in the case of the illumination of the light-sensitive component, ie when a voltage which is positive with respect to the reference voltage is generated by generating charge carriers, the voltage is limited in the positive direction when approximately half the voltage swing is reached, and the third is constant when the light-sensitive component is not illuminated Delivers current in the primary circuit and lowers the input voltage of the differential amplifier arrangement by approximately half the voltage swing.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that a second photosensitive device for reference current source is present, which instead of the resistor lies on the primary side of the current mirror and for the on shape a constant current in the lower branch of the primary circuit and the photocurrent of the photosensitive Reference component (IF2) in relation to the photocurrent of the light-sensitive signal component (IF1) and constant current (I1) is set so that approximately applies (IF2) = 2. (I1) = (IF1).

3. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the first additional circuit unit as Kon Constant voltage source is formed.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in net that the second voltage limiting the positive voltage swing sentence circuit unit is designed as a differential amplifier, that switches when the upper target voltage is exceeded, so that the superfluous charges can be removed and the Voltage does not rise any further.

5. Circuit arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized characterized in that the limiting the negative voltage swing third additional circuit unit as a switchable current source is formed when the voltage falls below the lower target voltage is activated so that the missing charges are available be put.

6. Circuit arrangement for converting an optical signal into an electrical signal with a primary circuit in which the light-sensitive component is integrated, and a diff renz amplifier arrangement that with other usual circuit units such as B. represent driver stages combined can be, in which an additional circuit is provided, which in Interaction with the primary circuit the voltage swing on Defined input transistor of the differential amplifier arrangement limited and between light-sensitive component and on gang transistor of the differential amplifier arrangement connected is characterized in that the additional circuit unit is constructed so that it is in the unlit state of the photosensitive component for a voltage at Input transistor of the differential amplifier arrangement ensures which by half the targeted voltage swing to higher Tensions and in the case of being lit one of the Photo current dependent current flow ensures that in size and in polarity when passing through a resistor Voltage at the input of the transistor of the differential amplifier order is reduced by the entire targeted voltage swing.

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in that the additional circuit is designed as a constant current source is.

8. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized characterized that this is carried out in bipolar technology is.

9. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized characterized that this in a mixed technology between a bipolar and a MOS technology.