DE2841940A1 - Preamplifier photodiode overload protection - uses current dependent AC resistor connected parallel with photodiode - Google Patents

Preamplifier photodiode overload protection - uses current dependent AC resistor connected parallel with photodiode

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Christian Dr Ing Timmermann
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Abstract

The circuitry for protection of photodiodes in preamplifier arrangements excludes overdrive or overload of the diode elements. A current dependent AC resistance is connected in parallel with the photodiode. The current dependent AC resistance specif. consists of series-connected forward biased diode, capacitor and a resistor. The series circuit consists of a series (dropping) resistor and a driving voltage source connected across the series connected capacitor and resistor.

Description

Schutzschaltung für einen Photodioden-VorverstärkerProtection circuit for a photodiode preamplifier

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Vorverstärker für eine Photodiode nach der Gattung des Hauptanspruches.PRIOR ART The invention is based on a preamplifier for a photodiode according to the preamble of the main claim.

Aus der DE-AS 17 62 602 ist schon eine Verstärkereinrichtung für eine Halbleiter-Photodiode mit Schutzeinrichtung bekannt. Zur Begrenzung der Steuerspannung ist parallel zum Verstärkereingang eine Zenerdiode geschaltet. Die Zenerdiode verhindert durch (lie Begrenzung, daß die Spannung am Eingang des Verstärkers einen unerwünscht hohen Wert annimmt.From DE-AS 17 62 602 an amplifier device for a Semiconductor photodiode with protective device known. To limit the control voltage a Zener diode is connected in parallel to the amplifier input. The zener diode prevents through (lie limitation that the voltage at the input of the amplifier is an undesirable takes on high value.

Diese bekannte Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die zil verstärkenden Eingangs signale aufgrund der relativ großen Durchbruchspannungen oft nicht ausreichend abgeschwächt werden.However, this known circuit has the disadvantage that the zil amplifying Input signals are often insufficient due to the relatively high breakdown voltages be weakened.

Vorteile der Erfindung Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Vorverstärker anzugeben, bei welchem eine tbersteuerung durch eine Scllutzschaltung sicher vermieden wird.Advantages of the Invention The invention is therefore based on the object specify a preamplifier, in which an override by a protection circuit is sure to be avoided.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Verstärkers möglich.The measures listed in the subclaims are advantageous Further development and improvement of the amplifier specified in the main claim is possible.

Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert.Drawing An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description.

Beschreibung der Erfindung In der Zeichnung ist eine Eingangs schaltung eines Photodioden-Vorverstärkers 1 dargestellt, dessen erster Eingang 2 über einen Kondensator 3 mit der Kathode der Photodiode 4 verbunden ist und dessen zweiter Eingang 6, wie auch die Anode der Photodiode 4, an Masse gelegt ist. Die Arbeitspunkteinstellung der Photodiode 4 erfolgt mit Hilfe einer Vorspannung Ug von einer Gleichspannungsquelle 7 über einen Vorwiderstand 8.Description of the invention In the drawing is an input circuit a photodiode preamplifier 1 shown, the first input 2 via a Capacitor 3 is connected to the cathode of the photodiode 4 and its second Input 6, as well as the anode of the photodiode 4, is connected to ground. The working point setting the photodiode 4 takes place with the aid of a bias voltage Ug from a direct voltage source 7 via a series resistor 8.

Der Photostrom der Photodiode teilt sich am Knotenpunkt 9 in seinen Gleichanteil und seinen Wechselanteil auf. Da der Eingangswiderstand des Vorverstärkeres klein ist gegen den Vorwiderstand 8, fließt der Wechselanteil des Photostromes - bei der bisher beschriebenen Schaltung - nur zwischen dem Knotenpunkt 9 und dem Bingang 2 des Vorverstärkers 1, an dem dann die Eingangsspannung als Produkt aus Eingangswiderstand und Photoechseistrom liegt. Diese Spannung darf nicht zu groß werden, da sonst der Vorverstärker 1 übersteuert wird. Photodioden-Verstärker geraten nämlich bei sehr starker Lichteinstrahlung auf die Photodiode 4 leicht in Sättigung. In optischen Ubertragungsstrecken mit Glasfaserkabel liegt der optische Dynamikbereich- durchaus im Bereich von>1/u W bis 10 m W.The photocurrent of the photodiode is divided into its at node 9 DC component and its alternating component. Because the input resistance of the preamplifier is small compared to the series resistor 8, the alternating component of the photocurrent flows - in the circuit described so far - only between the node 9 and the Input 2 of the preamplifier 1, at which the input voltage as the product of input resistance and photoechse current. This tension is allowed do not get too big, otherwise the preamplifier 1 will be overdriven. Photodiode amplifier namely get easily in with very strong light irradiation on the photodiode 4 Saturation. In optical transmission links with fiber optic cables, the optical one is located Dynamic range - quite in the range from> 1 / u W to 10 m W.

Es soll nun der Vorverstärker 1 vor tibersteuerung geschützt werden, indem dafür gesorgt wird, daß bei starkem Lichteinfall auf die Photodiode 4, a. h. bei Anwachsen des Wechselanteils des Photostromes, dieser am Eingang des Vorverstärkers 1 nicht zu groß werden kann. Erfindungsgemaß ist hierfür eine Schutzschaltung, bestehend aus einer Diode 11 in Reihe mit einem über einen Kondensator 12 an Masse gelegten Ableitwiderstand 13, vorgesehen. Mit Hilfe dieser Schutzschaltung ist eine zunehmende Umsteuerung des Photowechselstromes vom Verstärker-Eingang über die Diode 11 und den Widerstand 13 nach Masse möglich.The preamplifier 1 should now be protected from overload, by ensuring that when there is strong light incidence on the photodiode 4, a. H. when the alternating component of the photocurrent increases, this at the input of the preamplifier 1 cannot get too big. According to the invention there is a protective circuit for this purpose from a diode 11 in series with one connected to ground via a capacitor 12 Leak resistance 13 is provided. With the help of this protective circuit is an increasing Reversal of the photocurrent from the amplifier input via the diode 11 and the resistor 13 to ground possible.

Der differentielle Diodenwiderstand wird dabei automatisch über den Photogleichstrom und damit über die mittlere, optische Leistung gesteuert.The differential diode resistance is automatically set via the Direct photocurrent and thus controlled via the average optical power.

Mit der Temperaturspannung von ca. 25 mV ist z. B, bei wenig Licht mit einem Photogleichstrom von 1 µA der Diodenwiderstand mit 25 k# noch so hochohmig gegenüber dem Eingangswiderstand des Verstärkers mit z. B. 1 k#, daß die Stromumsteuerung noch wirkungslos ist. Bei starkem Licheinfall mit einem Photogleichstrom von 1 mA ist die Diode mit einem Widerstand von 25» aber so niederohmig, daß man über den Diodenwiderstand in Reihe mit dem Ableitwiderstand 13 den Strom bequem im erforderlichen Maß umsteuern kann.With the temperature voltage of approx. 25 mV z. B, in low light with a photocurrent of 1 µA the diode resistance with 25 k # is still as high compared to the input resistance of the amplifier with z. B. 1 k # that the current reversal is still ineffective. With strong light incidence with a photo direct current of 1 mA the diode with a resistance of 25 »is so low that you can use the Diode resistance in series with the bleeder resistor 13 the current can easily change course to the required extent.

Der Vorverstårker 1 ist somit ohne großen Aufwand sicher vor Übersteuerung geschützt, indem das auf die Photodiode 4 fallende Licht über den Photogleichstrom, der durch die Diode 11 fließt, automatisch die Große des differentiellen Diodenwiderstandes steuert, der mit dem Ableitwiderstand 13 eine Umsteuerung des Photo-Wechselstromes bewirkt.The preamplifier 1 is thus safe from overloading without great effort protected by the light falling on the photodiode 4 via the photocurrent, flowing through the diode 11, automatically the size of the differential diode resistance controls, which with the bleeder resistor 13 a reversal of the photo alternating current causes.

Claims (3)

Ansprüche 1. Schutzsclialtung zur Vermeidung einer tbersteuerung ein es Vorverstärkers für eine Photodiode, welche parallel zlrm Verstärkereingang und über einen Vorwiderstand an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Photodiode (4) ein stromabhängiger Wechselstromwiderstand angeordnet ist.Claims 1. Schutzsclialtung to avoid an override there preamplifier for a photodiode, which parallel zlrm amplifier input and is connected to an operating voltage source via a series resistor, thereby characterized in that a current-dependent alternating current resistor is parallel to the photodiode (4) is arranged. 2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabhängige Wechselstromwiderstand aus der Reihenschaltung einer in Durchlassrichtung betriebenen Diode (11), eines Eondensators (12) und eines Widerstandes (13) besteht.2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that the current-dependent alternating current resistance from the series connection of one in the forward direction operated diode (11), a capacitor (12) and a resistor (13). 3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung aus Vorwiderstand (8) und Betriebsspannungsquelle (7) parallel zur Reihenschaltung aus Kondensator (12) und Widerstand (13) angeordnet ist.3. Protection circuit according to claim 1 and 2, characterized in that that the series connection of series resistor (8) and operating voltage source (7) in parallel is arranged for series connection of capacitor (12) and resistor (13).
DE19782841940 1978-09-27 1978-09-27 Preamplifier photodiode overload protection - uses current dependent AC resistor connected parallel with photodiode Withdrawn DE2841940A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0782251A1 (en) * 1995-12-29 1997-07-02 Thomson Broadcast Systems Detector with automatic bias control of a PIN photodiode

Cited By (3)

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