DE2002013C3 - Impulshchtempfanger mit Gleichlicht kompensation - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulslichtempfänger mit einer der Gleichlichtkompensation dienenden Einrichtung, die von dem Ausgangssignal eines Verstärkers gesteuert ist, dessen Eingang die am Fotoelement auftretende Spannung zugeführt ist.

Ein solcher Impulslichtempfänger ist z. B. aus der deutschen Auslegeschrift 1283 714 bekannt und dient dazu, moduliertes Licht auch dann noch einwandfrei zu empfangen und zu verarbeiten, wenn das lichtempfindliche Bauelement des Impulslichtempfängers gleichzeitig mit intensivem Gleichlicht beaufschlagt wird, was beim Betrieb eines solchen Empfängers z. B. bei hellem Tageslicht der Fall ist.

Bei dieser bekannten Schaltung wird das einem zu empfangenden Impulslichtsignal entsprechende elektrische Impulssignal an einem mit dem lichtempfindlichen Bauelement in Reihe liegenden Widerstand abgenommen, so daß nur relativ kleine Amplituden des abzugebenden elektrischen Impulssignals zu erreichen sind. Dieser Arbeitswiderstand muß in Abhängigkeit von der Speisespannung auf die Betriebsdaten des jeweils verwendeten lichtempfindlichen Bauelements und auf den zu erwartenden Gleichlichtanteil abgestimmt werden, so daß keine mit Rücksicht auf die Größe des Ausgangssignals und einer einfachen Widerstandsanpassung an nachfolgende Schaltungen wünschenswerte Freizügigkeit in der Wahl der Speisespannungen und des Arbeitswiderstands möglich ist. Die Gleichlichtkompensation selbst wird mit Hilfe einer dem lichtempfindlichen Bauelement entgegengeschalteten regelbaren Spannungsquelle bewirkt.

Es ist ferner ein Halbleitersystem mit nichtlinearer Stromspannungscharakteristik bekannt, bei dem eine magnetische Sperrschicht durch ein elektrisches Feld, durch eine extern einfallende Strahlungsintensität und durch ein magnetisches Feld beeinflußbar ist, vgl. deutsche Patentschrift 955 080. Hierdurch soll der bei Halbleitersperrschicht-Änderungen sehr hojie Dunkelstrom stark reduziert werden. Zur Detektion wird die nichtlineare Stromspannungscharakteristik benutzt, die bei einfallender externer Strahlung im Halbleitersystem auftritt. Eine Anpassung des Halbleitersystems an eine sich ändernde Gleichstrahlungsintensität findet hier nicht statt.

Schließlich ist ein Signalaufnahmeelement bekannt, das in Reihe mit einer Gleichstromquelle, einem Vorwiderstand und der Primärwicklung des Übertragers geschaltet ist, über den die einem Gleichlicht überlagerten Wechselspannungssignale herausgefiltert werden, vgl. deutsche Auslegeschrift 1 043 883. Durch die verschiedene Einstellung des Vorwiderstandes und der Spannung der Stromquelle kann das in der einen Wicklung des Übertragers entstehende elektrische Signal geändert werden, eine Kompensation des Gleichlichtanteiles ist jedoch nicht möglich. Außerdem tritt bei einer Erhöhung des Stromes in der Primärwicklung eine Änderung des Übertragunisverhaltens des Übertragers ein, so daß eine solche Schaltungsanordnung lediglich bei niedrigen ! requenzen gut und vorteilhaft arbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuen Impulslichtempfänger zu schaffen, der die erwähnten Eigenschaften nicht aufweist und mit einfachen Mitteln die Abgabe eines relativ großen Ausgangssignals bei innerhalb bestimmter Grenzen beliebig großem Arbeitswiderstand ermöglicht.

Ausgehend von einem Impulslichtempfänger der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe dadurch gelöst, aaß gemäß der Erfindung die Einrichtung eine regelbare Konstantstromquelle und der Verstärker ein Differenzverstärker ist, dessen zweitem Eingang eine konstante Vergleichsspannung zugeführt ist, und daß im Ausgang des Differenzverstärkers eine Serienschaltung aus mindestens einem Widerstand und einem Kondensator liegt, dessen Integrationskonstante so bemessen ist, daß am Kondensator eine lediglich vom Gleichlicht abhängige Steuerspannung für die Koiistantstromquelle abnehmbar ist, während am Widerstand ein dem Impulslicht entsprechendes Ausgangssignal über einen weiteren Kondensator auskoppelbar ist.

Zwar wurde bereits mit einer älteren Patentanmeldung ein mit seinem einen Eingang an einer konstanten Vergleichsspannung liegender Differenzverstärker für einen Impulslichtempfänger vorgeschlagen, jedoch wird bei dieser Schaltung die Gleichlichtkompensation nicht durch einen von einer Konstantstromquelle erzeugten Kompensationsstrom vorgenommen, sondern wird vielmehr durch Zuführung einer am Ausgang des Differenzverstärkers abgenommenen Steuerspannung an die Basis eines mit einem elektrischen Steuereingang versehenen Fototransistors erreicht.

An dem gemäß der Erfindung ausgebildeten Impulslichtempfänger ist am Ausgang des gleichzeitig für die Gleichlichtkompensation ausgenutzten Differenzverstärkers eine dem Impulslicht entsprechende Impulsspannung abnehmbar. Durch die Verwendung des Differenzverstärkers zur Gleichlichtkompensation und den Anschluß eines seiner Eingänge an eine

konstante Vergleichsspannurig wird erreicht, daß die Lichts am Fotoelement 1ausbildende Sp*""^un£ "^

Spannung an dem Fotoelement unabhängig von dem den Differenzverstärker 3 aut das «"» u

jeweW Li das Fotoelement treffenden Gleichlicht stand 4 und dem Kondensator S f b'We ^eJnte^ra

immer etwa auf der Höhe der Vergleichsspannung tionsglied Beiden, d» «to »lche^ κ« g _Ron

gehalten wird. Die Speisespannung für den gesamten 5 s ante aufweist daß der GteichhditMMii ^

Impulslichtempfänger und auch die Große des am delator 5 erne bestimmte ^SPf"""& Quelle 2

Ausgang des Differenzverstärkers liegenden Arbefts- Steuerspannung auf die Konstantsuomquell·ez g g

Widerstandes ist je nach den Erfordernissen frei ben wird. Die Konstantstromquelle 2 liefert dane^

wählbar. Bei der Wahl des Arbeitswiderstandes ist einen ^Κο^™ΰοηπ1τοη*ο\^τ^ob

lediglich in Verbindung mit dem in Reihe geschalte- io am Fotoelement 1 abfallende bpann^U»S !*

ten Kondensator die für eine einwandfreie Gleich- gleich der am Spannungsteiler ^abS^e8""^e _d ⁿ/_n ⁿ _{salor 8}

lichtkompensation erforderliche Intcgrationskon- gleich*>pannung U, ist. Lber oen _b

stante einzuhalten. wird der impulsfolge Anteil der^ ^unmi"^c^^dr _den

' A d Differenzverstarkers 3 an^nenu

stante einzuhalten. wird der impulsfolge Anteil der^ ^u

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung ist ' Ausgang des Differenzverstarkers 3

mindestens einem Teil des im Ausgang des Diffe- x₅ Spannung ausgekoppelt ^der ^J₁ ß"_ndcn γ _atk_

renzverstärkers liegenden Widerstandes eine Diode Widerstand 4 in den Kpndensator 5 fheBenden

parallel geschaltet, so daß je nach Durchlaßrichtung stromes die volle l^mP^ulsl|c^ntkomP°"^e™^eJ" "_{niel dcs}

Se Diode die impulsförmigen Ausgangssignale de! Das in F i g. 2 dargestellte Aus führung*« gd des

Differenzverstärkers einer Polarität unterdrückbar gemäß der Erfindung ausgebildeten Impulslchttrnp

_sind 20 fängers entspricht weitgehend dem in r ig. I gutig

Mit Hilfe einer solchen zusätzlich im Ausgangs- ten, so daß gleiche Bauelemente mit g,!eichen Bczug^

kreis des Differenzverstarkers vorgesehenen Diode, zeichen versehen sind. In dem ^AUSS^d"S , , ₄

du- in beide möglichen Richtungen gcpolt werden Differenzverstarkers 3 zwischen den WiOeret^

kann, sind alle neben Ausgangssignalen einer ge- und dem Kondensators .si em^rer^enu

wünschten Polarität auftretenden anderen Signale zu 25 so angeschaltet, daß dit ^"'^widerständen 4

-SfSSL SXSX¹Af5-

„„, .„es* *, ζ.* SXSXAf5:

r ig. 1 eine erste Ausführungsform des gemäß der 30 pulslichtsignale negat.ver Polarität als e'ekta

Erfindung ausgebildeten Gleichlich.cmpfängcrs, Impulsspannung abgc ge enwÄ Wurde dag

F ig. 2 eine andere Ausführungsform dieses ^e D_IOde in umgekehrter Richtung gepou

Gleichlichtempfängers, den die negativen Impulslicht^^^i" _ciner

Fig.3 einen Gleichlichtempfänger gemäß Fig.l, nur die positiven ^Ρ^^η^'η Form c

dessen Konstantstromquelle durch einen Transistor 35 positiven elektrischen Impulsspannung

realisiert ist, und gang A abgegeben , „_{ezeißten Aus}füh-

F ig. 4 eine Darstellung der Stromspannungs- In 1· 1 g. 3 .st eine dem . η F «|· > 8^e«J⁶

Kennlinien gemäß der Erfindung ausgebildeter Im- rungsbeispiel entsprechende Schal «ng

pulslichtempfänger gegenüber efnem "anderen ohne be, der die Kons.antstromque Ie:2 dug

ΪΪΙΪ2ΑΒ. eine herk.mml.che

quelle2 zwischen einem Bezugspotential und einer In Fig.4 ist ^der f^ur^ ^d^_er ™^ _Fotoelement

Speisespannung +U₁ geschaltet. Zwischen der Spei- Sende Strom; ^J™*™°£J™ £? Werte für

«spannung f U₁ und der Bezugsspannung hegt auftretenden Spannung V'dargestell "^f

außerdem ein aus Widerstandene und7 gebildeter die Speisespannung lyund eine V«ggc P ^

Spannungsteiler. Ein zwischen den Widerständen 6 ₅o U, sind auf der ^zisse durch gesm ^

uEd7 des Spannungsteilers angeschlossener Abgriff eingetragen. ^^^^"^Sa mit dem

ist auf den einen Eingang eines Differenzverstär- X™^™^™*™^^^ Widerstandes an,

kers3 geschaltet, dessen anderer Eingang mit dem Fotoelement in Reihe^™«««", _Fotoelements

Verbindungspunkt zwischen dem Fotoelement 1 und an dem das durch Lichtempfang des ro

der Konstamstromquellel verbunden ,st. Der Aus- ₅₅ gegebene A«^^W^^Sί[« des Fotoele-

gang des Differenzverstärkers 2 ist über einen Wider- kennen ^ w^rd b BeaufscWagm g d

stand 4 und einen dazu in Reihe geschalteten Kon- mentsl m Gteichhcht W ^^ ^

densator 5 mit der Bezugsspannung verbunden. Zwi- Strom J durch das J°t°eieme

sehen dem Widerstand4 und dem Kondensators ist ansteigen daß » fem^g fersumd d

der Steuereingang der Konstantstromquelle 2 ange- 60 spannung U₁ abM . ^ba _e y _ab, _{so sind}

schlossen. Der Ausgang des Differenzverstarkers 3 ,st ^s"^nd ^^^die^° ödements1 keine Lichtimpulse

schließlich über einen Koppelkondensator 8 mit einer mit Hilfe des rotoeieme.

Ausgangsklemme A verbunden an der das elektri- mehr ^uwerten^ ^.

sehe Ausgangssignal des Impulshchtempfangers ab- Mj den ^urven^ u^^ _{Erfindung ausgebildcten}

nehmbar ist. . °⁵ ^ '!,„_„ _mi, „nterschiedlich großen Strömen der

Wird das Fotoelement 1 gleichze.t.g mit inten»- ^^^"^E^ gieichin Innenwiderstand

vem Gleichlicht und einem auszuwertenden Impuls- ^Κοη^_η ^ΐΓΟ^2 GEichspannung am Fotoelement

licht beaufschlagt, so wird die sich auf Grund dieses angegeben. Die Gleicnspan g

wird dabei unabhängig von der auf das Fotoelement 1 einwirkenden Lichtintensität und den dadurch erzeugten Strömen vorzugsweise auf dem Wert U., gehalten, der durch die am Spannungsteiler abgenommene Vergleichsspannung gegeben ist. Dieser Wert U., liegt ausreichend niedrig unterhalb der Speisespannung IZ₁, so daß beim Empfang von Lichtimpulsen noch ausreichend große Impulsspannungs-Amplituden am Arbeitswiderstand abnehmbar sind. Der Arbeitswiderstand ist in diesem Fall jeweils durch die Steigung der Kurven b und c in dem durch die Spannung U_t festgelegten Arbeitspunkt bestimmt. Mit Hilfe des neuen gemäß der Erfindung ausgebildeten Impulslichtempfängers ist daher nicht nur eine Verstärkung des Ausgangssignals über den ohnehin zur Gleichlichlkompensation verwendeten Verstärker, sondern gleichzeitig eine freizügige Dimensionierung sowohl des Arbeitswiderstandes als auch der Speisespannung für die gesamte Schaltungsan-

o Ordnung möglich.

Hierzu 1 Biatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Impulslichtempfänger mit einer der Gleichlichtkompensation dienenden Einrichtung, die von dem Ausgangssignal eines Verstärkers gesteuert ist, dessen Eingang die am Fotoelement auftretende Spannung zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine regelbare Konstanistromquelle und der Verstärker ein Differenzverstärker (3) ist, dessen zweitem Eingang eine konstante Vergleichsspannung (t/_s) zugeführt ist, und daß im Ausgang des Differenzverstärkers (3) eine Serienschaltung aus mindestens e'nem Widerstand (4,9) und einem Kondensator (5) liegt, dessen Integrationskonstante so bemessen ist, daß am Kondensator (5) eine lediglich vom Qleichlicht abhängige Steuerspannung für die Konstantstromquelle (2) abnehmbar ist, während am Widerstand (4) ein dem ao Impulslicht entsprechendes Ausgangssignal über einen weiteren Kondensator (8) auskoppelbar ist.

2. Impulslichtempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einem Teil des im Ausgang des Differenzverstärkers (3) liegenden Widerstandes (4,9) eine Diode (10) parallel geschaltet ist, so daß je nach Durchlaßrichtung der Diode (10) die impulsförmigen Ausgangssignale des Differenzv«. rstärkers (3) einer Polarität unterdrückbar sind.