DE3038760A1

DE3038760A1 - Asynchronous data receiver

Info

Publication number: DE3038760A1
Application number: DE803038760A
Authority: DE
Inventors: C Brackett; S Personick
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1981-04-23
Also published as: US4236256A; FR2452831B1; JPS56500318A; GB2061070A; DE3038760C2; WO1980002092A1; GB2061070B; FR2452831A1; CA1141452A

Description

BLUMBACH . WESER · BERGEN · KRAMER

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult RadeckestraOe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patenlconsull Patenlconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patenlconsull

PCT/US 80/00260 - P 30 38 760.1 BRACKETT 3-5

Western Electric Company Incorporated

Asynchroner Datenempfänger

Die Erfindung betrifft asynchrone Datenempfänger insbeson-, dere zur Verwendung in optischen Datenverbindungen. . :

Optische Faser-Datenleitungen wurden als Ersatz für koaxiale und andere Drahtleitungen zur Verbindung unterschiedlicher elektronischer Ausrüstungen vorgeschlagen, beispielsweise für Rechner und ähnliche Einrichtungen. In einer elektronischen Fernmeldevermittlungsanlage können solche Datenleitungen zur Verbindung von Zeitlagen-Wechseleinrichtungen mit sprachfrequenten Schnitt-stellenrahmen, Zeitmultiplex-Koppelfeldern mit Taktschaltungen und/oder peripheren Sammelleitungen mit Prozessoren und Zeitmultiplex-Koppelfeldern zweckmäßig sein.

Solche Faser-Lichtleitungen werden ernsthaft als Ersatz für Koaxialkabel aus einer Anzahl von Gründen in Betracht gezogen: Optische Signale bieten eine größere Bandbreite und sind gegen elektromagnetische Störungen immun. Sie isolieren^elektrisch die miteinander verbundenen Ausrüstungen in

g. . W. Wesen Dipl.-Phys. Dr. rer. ι
>ro1. Dr. jur. Oipl.-Ing., Pat.-Ass., Pa

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Wesen Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Bhmibach Dipl.-Ing. ■ P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw. bis 1979 · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

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unterschiedlichen Gestellen und verringern das Kabelgewirr.

Im Idealfall sollte eine optische Datenleitung bei bestimmten Anwendungsfällen eine Eingangs-Ausgangs-Kennlinie haben, die völlig unabhängig von dem Eingangsdatenformat ist. D.h. die Datenleitung sollte völlig unabhängig davon sein, wie häufig oder .selten Datenimpulse auftreten. Außerdem-sollte die Datenleitung unabhängig von einer festen Datenimpulsbreite oder einem getakteten Datenimpulsstrom sein.

Üblicherweise codiert ein optischer Sender ein Datensignal! in ein binäres oder zweistufiges optisches Signal, wobei das Licht beispielsweise eines Junction-Lasers oder einer Leuchtdiode zwischen der Intensität Null (oder nahe Null) und einer vorbestimmten Spitzenamplitude abhängig von der zu übertragenden Information moduliert wird. Das modulierte Lichtsignal wird dann auf lineare Weise in einem optischen Empfänger verarbeitet (detektiert, verstärkt, gefiltert) und gelangt dann zu einer Schwellenwert-Detektorschaltung. Das optische Signal kann decodiert werden, indem entweder die Lichtamplitude festgestellt und zur Einstellung eines Schwellenwertes benutzt wird, oder indem die Null-Kreuzungen des Signals festgestellt werden, wenn das Tastverhältnis im Mittel 50 % ist. Keines dieser Verfahren arbeitet jedoch gut bei sehr seltenen Daten (beispielsweise Tastverhältnissen kleiner als einige wenige Prozent). Eine typische bekannte Lösung dieses Problems in einem getakteten System besteht darin, die Daten sendeseitig so zu verschlüsseln, daß sich ein Tastverhältnis von 50 % ergibt, und dann im

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Empfänger zu entschlüsseln. Bei einem anderen Lösungsversuch werden verschiedene Codierverfahren benutzt, beispielsweise eine Manchester-Codierung. Bei dieser Codierart wird jedes Datenimpulsintervall der Dauer T in einen Datenimpuls der Dauer T/2 in der ersten Hälfte einer Zeitlage und in keinen Datenimpuls in der letzten Hälfte der Zeitlage umgewandelt, oder umgekehrt. Der Code (10) entspricht dann beispielsweise dem Vorhandensein eines Datenimpulses der Dauer T, wobei der" umgekehrte Code (01) dem Nichtvorhandensein eines Datemimpulses im Intervall T entspricht. In ungetakteten (asynchronen) Systemen sind diese Verfahren jedoch nicht brauchbar. Stat^ dessen wird bei asyncrhonen Systemen häufig ein dreistufiges Übergangs-Codierverfahren gemäß Fig.1 und 2 verwendet. Sendeseitig wird jeder Übergang eines binären elektrischen Eingangsdatenimpulses mit der Dauer T (Fig.1) in einen elektrischen Impuls der Dauer T<T codiert, der wiederum zur Modulation der Lichtamplitude eines Lasers oder einer LED-Lichtquelle benutzt wird, so daß ein Übergangs-codiertes, dreistufiges optisches Signal (Fig.2) erzeugt wird. Im einzelnen sendet, wenn kein Datenimpuls vorhanden ist (Fig. 1,V=O für t^t^), die Lichtquelle eine in Fig. 2 mit L_Q bezeichnete Gleich-Lichtamplitude aus. Für eine Vorderflanke,also einen nach oben gerichteten Übergang eines Datenimpulses (Fig. 1 von 0 bis V_Q während t. bis t_?) verdoppelt sich die Lichtamplitude (2Lq) für eine verhältnismäßig kurze Zeit1^<T (Fig. 2) und kehrt dann auf den Gleichwert L_Q zurück. Für eine Rückflanke, also einen nach unten gerichteten Übergang des Da^tenimpulses (Fig.1 von Vq bis 0 während t^ bis tr)

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nimmt die Lichtamplitude auf Null (oder nahe Null) für die gleiche Zeitspanne "C ab und kehrt dann auf den Gleichwert L₀ zurück.

Im Empfänger des asynchronen Systems v/ird das Übergangs-co-· dierte Lichtsignal durch einen geeigneten Fotodetektor in ein äquivalentes, bipolares elektrisches Signal umgewandelt. Es werden Schwellwerte gebildet, um die Impulse des bipolaren elektrischen Signals festzustellen, und logische Schaltungen rekonstruieren das ursprüngliche binäre Signal aus den Vorderflanken des bipolaren Signals.

Ein bekanntes, optisches Fasersystem dieser Art ist in der US-PS 4 027 152 beschrieben. Der Sender erzeugt Übergangscodierte Lichtimpulse und außerdem einen Auffrisch-Lichtimpuls der gleichen Polarität wie der vorhergehende Impuls immer dann, wenn kein Impuls für eine vorbestimmte Zeitspanne vorhanden war. Im Empfänger gemäß Fig. 4 der vorgenannten Patentschrift wird ein Spitzendetektor 126 zur Bereitstellung einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC) für das Empfangssignal benutzt, wodurch eine konstante Signalamplitude am Eingang eines Pegelschiebe-Netzwerkes (Widerstandsleiter 110) und eines !Comparators 114 aufrecht erhalten wird. Zur Kompensation von Pegelverschiebungen aufgrund des unvermeidlichen Offset's der linearen Verstärker und zur Beseitigung der Gleichstromkomponente aus dem Ausgangssignal der Fotodiode 100 sorgt ein Gleichstrom-Rückkopplungsnetzwerk 134, 135 dafür, daß die Gleichstromamplitude der Differenz-Ausgangssignale von der linearen Verstärkerstufe 104, 108 gleich ist. Damit das System

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betriebsfähig bleibt, muß der AGC-Verstärker 104 aktiv sein, was bedeutet, daß die Spitzendetektorschaltung 126 aufgeladen bleiben muß. Dieses Aufladen wird durch die Auffrisch-Impulse durchgeführt, die den Zustand des Flipflops 116 nicht ändern und daher im Prinzip die übertragenen Datenimpulse nicht stören. In der Praxis bewirken jedoch die Auffrischimpulse eine Störung beim Betrieb der optischen Fa s er ν er bindung. Wenn -·-'■ ein Auffrischimpuls an einem Datenimpulsübergang auftritt, kann die Übergangszeit um einen Betrag von 15 ns oder mehr verändert werden. Diese Coinzidenz von Auf frisch- und Daten- '· impulsen führt zu einem datenabhängigen Zittern und einer Impulsbreitenänderung, die bei bestimmten Anwendungsfällen * stören.

Zusammenfassung der Erfindung

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Übergangs-codiertes Datensignal, das eine Gleichstromkomponente und eine bipolare Wechselstromkomponente enthält, detektiert, ohne daß Auffrischimpulse übertragen werden müssen und folglich ohne Probleme hinsichtlich des zugehörigen Zitterns. Der asynchrone Empfänger weist als Beispiel eine Filtereinrichtung zur Auftrennung der Gleichstrom- oder Wechselstromkomponente auf getrennte Stromwege auf, ferner eine Verstärkereinrichtung auf dem Wechselstromweg, eine Vorwärtskoppeleinrichtung auf dem Gleichstromweg zur Erzeugung eines Paares von Schwellenwerten V^, ^un<i ^+h- ^zur Feststellung der positiven bzw. negativen Bipolarimpulse, eine Komparatoreinrichtung zum Vergleichen des Ausgangssignals der Verstärkereinrichtung mit

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jedem der Schwellenwerte und zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses immer dann, wenn die Schwellenwerte überschritten werden, und eine Flipflopeinrichtung, die unter Ansprechen auf die Ausgangsimpulse das im Sender übergangs-codierte Binärsignal rekonstruiert.

Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich ihrer Anwendung nicht auf Lichtwellensysteme beschränkt. Da das Ausgangssignal des Fotodetektors in einem Lichtwellenempfänger ein äquivalentes elektrisches Signal ist, das dann elektrisch verarbeitet wird, ergibt sich, daß das System entsprechend dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel auch rein elektrisch sein kann.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Kurvenform eines binären elektrischen Signals mit einem Impuls der Dauer T und einer Spitzenamplitude Vq, gemessen zwischen den Punkten halber Spitzenamplitude;

Fig. 2 die Kurvenform eines Ubergangs-codierten, dreistufigen Lichtsignals, das einen Gleichpegel L_Q, einen Impuls der Dauer T< T und der Spitzenamplitude 2L_Q entsprechend der Vorderflanke, also dem aufwärtsgerichteten Übergang des elektrischen Impulses in Fig. 1, einen ähnlichen Impuls der Amplitude Null (oder nahe Null) entsprechend der Rückflanke, also dem nach unten berichteten Übergang des Impulses gemäß Fig.1 besitzt;

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Fig. 3 die Kurvenform einer elektrischen Wechselstromkomponente des Ubergangs-codierten Signals in Fig. 2 nach Verarbeitung durch einen geeigneten Fotodetektor ;

Fig. 4 das Schaltbild eines asynchronen optischen Empfängers entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Erfindung .

Ein Ausführungsbeispiel eines asynchronen optischen Empfängers zur Feststellung eines Übergangs-codierten Lichtsignals (Fig.2) ist durch die Schaltung gemäß Fig. 4 dargestellt. Der Empfänger'. weist einen optischen Detektor 10 zur Umwandlung des Lichtquel-* lensignals 12 in ein entsprechendes elektrisches Signal auf der Leitung 14 auf. Ein Wechselstrom/Gleichstrom-Filter 16 trennt das dreistufige, Übergangs-codierte elektrische Signal in seine bipolare Wechselstromkomponente (Fig. 3) auf einem Stromweg und seine Gleichstromkomponente entsprechend Lq auf dem Stromweg 20 auf. Die Wechselstromkomponente, die ein impulsförmiges Datensignal typischerweise mit einer hochfrequenten Bitrate ist, wird in einem geeigneten Verstärker 22 verstärkt, bevor sie über ein Hochfrequenz-Leitungsfilter 24 zum Eingang eines Komparator s 26 gegeben wird.

Der Gleichstromweg 20 enthält ein Vorwärtskoppel-Netzwerk, das ein Paar von Schwellenwert-Spannungen V,, und V+v auf Leitungen 30 bzw. 32 erzeugt. Die Schwellenwerte dienen als Bezugs-Eingangssignale für den Komparator 26, der einen Ausgangsimpuls auf der Leitung 51 immer dann erzeugt, wenn das Wechselstromsignal -positiver als V^₊ ist, und einen Impuls auf der Lei-

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tung 53 immer dann, wenn das Wechselstromsignal negativer als V+k_ ist. Die Ausgangssignale des Komparators 26 gelangen an die Eingänge eines Flipflops 34, das das ursprüngliche Binärsignal an seinem Ausgangsanschluß Q rekonstruiert. Das Komplement des ursprünglichen Binärsignals erscheint am Ausgang Q .

Im einzelnen enthält der optische Detektor 10 in typischer Weise eine Fotodiode 36, die so gewählt ist, daß sie auf die Wellenlänge der ankommenden Lichtwelle 12 anspricht. Als Beispiel wird die Lichtwelle 12 durch einen geeigneten Lichtleiter geführt, beispielsweise eine optische Faser (nicht gezeigt). Geeignete Fotodioden für Wellenlängen von etwa 0,8 bis 1,0 um beinhalten eine Si-p-i-n-Fotodiode oder eine SI-Lawinenfotodiode des in der US-PS 4 127 932 beschriebenen Art oder eine AlGaAs-Doppel-Heterostruktur-Fotodiode der von R.C.Miller in »Applied Physics Letters", *g» Nr. 8, S.721 (1978) beschriebenen Art. Für größere Wellenlängen von etwa 1,0 bis 1,7 Jim kann die Fotodiode aus anderen Materialien hergestellt sein, beispielsweise aus Ge (H. Ando et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-14. Nr.11, S. 804, 1978 ), GaAlAsSb (L. R. Tomasetta et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-14, Nr. 11, S. 800, 1978) oder InGaAsP-InP (M.A. Viashington et al., Applied Physics Letters, 33,Nr. 10, S. 854, 1978). In jedem Fall kann die Fotodiode 36 in Sperr-Richtung vorgespannt werden, indem ihre Anode über einen Widerstand 38 an eine Quelle 40 mit negativem Potential angeschaltet wird. Der Knotenpunkt zwischen der Diode 36 und dem Widerstand 38 ist

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über einen Kondensator 42 mit einem Bezugspotential verbunden, das als Erdpotential dargestellt ist, um die Leitung von der Versorgungsquelle 40 zu trennen und einen Wechselstrom-Rückweg (nicht gezeigt) für den Verstärker 22 bereitzustellen.

Das Wechselstrom/Gleichstrom-Filter 16 weist einen Kondensator 44 im Wechselstromweg 18 zwischen der Fotodiode 36 und dem Verstärker 22 sowie einen Widerstand 46 zwischen der Diode 36 und dem Vorwärtskoppel-Netzwerk 28 auf.

Der Verstärker 22 enthält in typischer Weise einen Impedanzwandler- (Strom in Spannung)-Vorverstärker,/ bei dem das Verhältnis der Ausgangsspannung zum Eingangsstrom beispielsweise etwa 10 k/l beträgt, gefolgt von einem nicht gezeigten, aber bekannten Breitband-Spannungsverstärker.

Das Leitungsfilter 24 weist als Beispiel die Reihenschaltung 48 eines Widerstandes und eines Kondensators auf, die in Reihe zwischen den Ausgang des Verstärkers 22 und die Wechselstromeingänge eines Komparators 26 gelegt ist, sowie die Parallelschaltung 50 eines weiteren Widerstandes und Kondensators, die zwischen die Wechselstromeingänge des Komparators 26 und Erde bzw. Masse gelegt ist. Das Leitungsfilter 24 hat den Zweck, die Impulse zu formen und zur Regenerierung oder Entscheidungsbildung geeignet zu machen. Außerdem arbeitet es als Rauschsperrfilter hauptsächlich für hochfrequente Komponenten und trennt darüberhinaus die Gleichstromkomponente ab, so daß die Wechselstromkomponente mit den Schwellenwer-

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ten im Komparator 26 verglichen werden kann.

Der Komparator 26 weist zwei Differenzverstärker auf, die ^e invertierte Ausgänge besitzen. Bei dem einen Differenzverstärker 52 ist das Wechselstrom- oder Hochfrequenzsignal vom Leitungsfilter 24 als positives Eingangssignal und das Signal V^j₁₊ vom Netzwerk 28 als negatives Eingangssignal angelegt. Umgekehrt ist beim Differenzverstärker 54 das Wechselstromsignal als negatives Eingangssignal und das Signal V+, _ als positives Eingangssignal angelegt. Der Differenzverstärker 52 erzeugt einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn das Wechselstromsignal positiver alß V^₊ ist, und entsprechend erzeugt der Verstärker 54 einen Impuls immer dann, wenn das Wechselstromsignal negativer als V+^_ ist. Die dualen Ausgangssignale des Komparators 26 v/erden an die dualen Eingänge eines üblichen Einstell-Rückstell-Flipflops 34 angelegt. In bekannter Weise enthält das Flipflop 34 zwei NAND-Gatter 31 und 33, die in der dargestellten Weise kreuzgekoppelt sind, derart, daß das Flipflop keine Zustandsänderung zeigt, wenn es entweder zwei aufeinanderfolgende Einstellimpulse auf der Leitung 51 oder zwei aufeinanderfolgende Rückstellimpulse auf der Leitung 53 aufnimmt. Es ändert seinen Zustand nur dann, wenn ein Einstellimpuls von einem Rückstellimpuls gefolgt ist, oder umgekehrt. Demgemäß übersteigt gemäß Fig.3 die Vorderflanke des positiven Impulses V den Schwellenwert V+^ , und der Q-Ausgang des Flipflops 34 geht auf H . Der Ausgang Q bleibt auf H, bis die Vorderflanke des negativen Impulses

-V negativer als V_+v_ wird. Dann geht Q auf H und bringt Q P » τη—

auf L, wodurch der Binärimpuls gemäß Fig.1 regeneriert wird.

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Wie oben erwähnt, werden die Schwellenwerte für den Komparator 26 durch das Vorwärtskoppel-Netzwerk 28 erzeugt. Im einzelnen erscheint die Gleichstromkomponente des festgestellten, dreistufigen Signals auf der Leitung 20 und wird an den negativen Eingangsanschluß eines Impedanzwandler-Verstärkers 56 angelegt. Das positive Eingangssignal des Verstärkers 56 wird von einem Offset-Ausgleichspotentiometer 58 abgeleitet. Das Ausgangssignal des Verstärkers 56 wird an ein Schwellenwert-Einstellpotentiometer 60 angelegt. Der obere Schwellenwert V^j₁ erscheint am Schleifer 62, der direkt über die Leitung 30 mit dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 52 im Komparator 26 verbunden ist. Der Schleifer 62 ist außerdem über einen Knotenpunkt N₁ und einen Widerstand 64 mit dem negativen Eingang eines Verstärkers (Inverters) 66 mit dem Verstärkungswert 1 verbunden. Wie beim Verstärker 56 wird das positive Eingangssignal des Verstärkers 66 von einem Offset-Ausgleichspotentiometer 68 abgeleitet. Zur Erzielung des Verstärkungswertes 1 sollen der Eingangswiderstand 64 und der Rückkopplungswiderstand 72 des Verstärkers 66 gleiche Werte haben. Ein Kondensator 74 parallel zum Widerstand 72 sorgt für eine Stabilisierung gegen Schwingungen im Verstärker 66. Das Ausgangssignal des Verstärkers 66 ist der untere Schwellenwert V.^_, der über die Leitung 32 an den positiven Eingang eines Differenzverstärkers 54 im Komparator 26 angelegt wird.

Da der Verstärker 66 als Inverter arbeitet, ergibt sich, daß bei dieser Schaltungsauslegung V^ = ^vth- ^ist* Dies stellt wegen"der Einfachheit des Aufbaus ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar.

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Außerdem ist es zweckmäßig, daß der Verstärkungswert des Verstärkers 56 gleich dem des Verstärkers 22 ist, so daß Änderungen der Spitzenspannung des bipolaren Signals am Knotenpunkt Nq begleitet werden durch proportionale Änderungen der Schwellenwerte, derart, daß V /V^ am Eingang des Komparatorc 26 im wesentlichen konstant ist. In typischer Weise ist V«j/Vo-J₁ = 2, was dadurch erreicht wird, daß die Impedanz am Knotenpunkt N^ (Ausgang des Verstärkers 56) gleich der halben Impedanz am Knotenpunkt N^ (Ausgang des Leitungsfilters 24) gemacht wird. Allgemein ist, wenn V_O/V+^ = f ist, das Verhältnis der Impedanzen N^/N^ = f , wobei f jede reelle Zahl größer als 1 ist.

Beispiel

Das? folgende Beispiel wird lediglich zur Erläuterung dargestellt. Bauteilwerte sollen keine Beschränkungen hinsichtlich des Erfindungsumfangs bedeuten, außer wenn dies ausdrücklich gesagt wird.

Bei einem asynchronen Empfänger, der in einer optischen Faser-Datenverbindung mit 128 Kanälen bei einer Datenrate von 16 Megabit verwendet wird, enthält jeder Rahmen mit einer Länge von 125 με 128 Wörter oder Kanäle entsprechend beispielsweise 128 Fernsprechverbindungen. Jedes Wort hatte eine Länge von 6OO nsec, war aber enthalten in einer Zeitlage von 960 nsec. Jedes Wort enthielt 10 Datenbits (Binärimpulse), von denen jedes Datenbit 60 nsec lang war(T = 60 nsec in Fig.i)\ Die Binärimpulse waren Übergangs-codiert in elektrischen Impulsen mit einer Länge von etwa 35 nsec und wurden

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zur Modulation des Licht-Ausgangssignals einer AlGaAs-Leuchtdiode benutzt, die bei etwa 0,82 pm emittiert {X- 35 nsec in Fig. 2). Im Empfänger wurde das Lichtsignal (Fig. 2)
durch eine Fotodiode 36 (Fig. 4) detektiert, die aus einer
Si-Lawinenfotodiode des in der US-PS 4 127 932 beschriebenen Typs bestand. Die Fotodiode erzeugte einen Fotostrom mit
einer Kurvenform gemäß Fig.2 , wobei der Wert 2L_Q etwa 2 μΑ betrug.

Die Bauteilwerte für die Schaltung gemäß Fig. 4 sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.

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Numerische Bezeichnung

-15-

Bauteiltyp

Beschreibung

APD (Lawinenfotodiode)

Lawinenverstärkung M=12-20 bei 130 V und einem Dunkelstrom <10 nA

38	Widerstand	100 k-Q.
40	Versorgung	- 130 V
42	Kondensator	0,001 uF (1 kV)
44	Kondensator	0,1 uF
46	Widerstand	220 kXL
22	Verstärker	(siehe unten)
23	Widerstand	15 kXL
48	Kondensator- Widerstand	1,0 uF 220 _O_
50	Kondensator- Widerstand	56,2 uF 220-Ω-
26 34	Komparator- Flipflop	521-Doppelkomparator, hergestellt durch Signetics Corporation, wobei die Ausgangs gatter als Einstell- Rückstell-Flipflop verdrahtet sind

56 66	Verstärker	Doppä-BIFET-Operations verstärker TL082C, her gestellt durch Texas Instruments Corporatio
58	Potentiometer	20 kil, 10 Umdrehungen
68
57	Widerstand	1 kil
65
59	Widerstand	220 k-Ω-
67
60	Potentiometer	500ü , 10 Umdrehungen
^Vb	Versorgung	+ 5 V
55	Widerstand	22 kJX
64	Widerstand	100 kSL
72	Widerstand	100 k-n-
74	Kondensator	162 pF

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Bei diesem Experimentiersystem enthält der Verstärker 22 eine Anzahl bekannter Stufen: einen Impedanzwandler-(Strom-Spannung) -Verstärker mit einem Emitterbasis-Transistor, der einen Kollektorbasis-Transistor treibt, wobei die Basis des ersten Transistors mit dem Emitter des zweiten Transistors über einen Rückkopplungswiderstand 23 von 15 kJL gekoppelt ist. Die Ausgangsspannung des Impedanzwandler-Verstärkers wurde durch einen Breitband-Spannungsverstärker mit zwei Transistoren verstärkt. Dessen Auεgangsspannung war über eine Puf- . ferstufe mit einem Emitterfolger-Transistor mit dem Leitungsfilter 24 verbunden. Eine solche Schaltungsauslegung ist zwar brauchbar für die oben erläuterten Zwecke, es können aber handelsübliche Verstärker für die verschiedenen Stufen verwendet werden. Darüberhinaus ist zwar das obige Beispiel anhand diskreter Bauteile erläutert worden, der Fachmann erkennt aber, daß sich die Schaltung gemäß Fig. 4 leicht in integrierter Form verwirklichen läßt.

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Claims

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER ZWIRNER . HOFFMANN 3Q38760 PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN -17- Palentconsult RadeckeslraOe 43 8000 München 60 Telefon (089)! 3603/833604 Tolox 05-212313 Teleo'«mme Palcntconsult Palonlconsull Sonnenbergcr Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (0Λΐ?ι) 5629 43/561998 Telex 04-186237 Telegramme Pmentconsull P 50 38 760.1 PCT/US 80/00260 BRACKET 3-5 Western Electric Company Incorporated Patentansprüche

1. Asynchroner Empfänger zur Erzeugung eines binären elektrischen Signals aus einem dreistufigen Signal mit einer Gleichstromkomponente und einer dieser überlagerten bipolaren Wechselstromkomponente, wobei ein positiver Impuls der bipolaren Komponente einem bestimmten Übergang des Binärsignals und ein negativer Impuls der bipolaren Komponente dem entgegengesetzten Übergang des Binärsignals entspricht, gekennzeichnet durch eine Filtereinrichtung (16) zur Auftrennung der Gleichstrom- und der Wechselstromkomponente auf getrennte Stromwege; eine Verstärkereinrichtung (22) auf einem der Wege zur Verstärkung der Wechselstromkomponente; eine Vorwärtskoppeleinrichtung (28) auf dem anderen Weg zur Erzeugung eines Paares von Schwellenwertspannungen (V^- , V-J-J_1-) a^us der Gleichstromkomponente; eine Komparatoreinrichtung (26) zum Vergleichen der verstärkten Wechselstromkomponente mit jedem der Schwellenwerte und Erzeugung eines Impulses immer dann, wenn die Wechselstromkomponente positiver als der eine Schwellenwert

München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Woser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Blumbadi Dipl.-Inn. - P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Irig., Pat.-Afs., Pat -Anw. bis 1979 . G. Zwirncr Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Irig.

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oder negativer als der andere Schwellenwert ist; eine Flipflopeinrichtung (34), die unter Ansprechen auf das Ausgangssignal der Komparatoreinrichtung das binäre elektrische Signal regeneriert.

2. Empfänger nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkereinrichtung auf dem Wechselstromweg einen ersten Impedanzwandler-Verstärker (22) aufweist,

daß die Vorwärtskoppeleinrichtung (28) einen zweiten Impedanzwandler-Verstärker (56) aufweist, der die Gleichstromkomponente als eines seiner Eingangssignale zugeführt ist und der einen der Schwellenwerte (V+j/ ) an seinem Ausgang erzeugt, daß die Verstärkungswerte des ersten und zweiten Impedanzwandler-Verstärkers gegenseitig so angepaßt ist, daß das Verhältnis der Spitzenamplitude der Impulse der bipolaren Komponente zum Absolutwert der Schwellenwerte am Eingang der Komparator einrichtung (26) zeitlich im wesentlichen konstant bleibt.

3. Empfänger nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärtskoppeleinrichtung (28) einen Inverter (66) aufweist, der auf das Ausgangssignal des zweiten Impedanzwandler-Verstärkers (56) anspricht und das Vorzeichen des Schwellenwertes ändert, und daß das Ausgangssignal des Inverters an den Eingang der Komparator-Einrichtung (26) angelegt ist.

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4. Empfänger nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwerte gleich sind und entgegengesetztes Vorzeichen besitzen, daß der Absolutwert der Schwellenwerte gleich 1/f der Größe der Spitzenamplitude ist, und daß die Impedanz zwischen dem Eingang der Filtereinrichtung und dem Eingang der Komparatoreinrichtung gleich f mal der Impedanz zwischen dem Eingang der Filtereinrichtung und dem Ausgang des zweiten Verstärkers ist.

5· Empfänger nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Komparatoreinrichtung (26) ein Paar von Differenzverstärkern (52, 54) aufweist, daß die verstärkte Wechselstromkomponente an einen Eingang jedes der Differenzverstärker angelegt ist, daß der Spannungsschwellenwert am Ausgang des zweiten Impedanzwandler-Verstärkers (56) an einen Eingang eines der Differenzverstärker (52) angelegt ist, daß der Schwellenwert mit entgegengesetztem Vorzeichen am Ausgang des Inverters (66) an den anderen Eingang des anderen Differenzverstärkers (54) angelegt ist und daß die Komparatoreinrichtung (26) zwei Ausgangssignale (51,53) liefert, von denen einer der Bedingung entspricht, daß die Wechselstromkomponente positiver als einer der Schwellenwerte ist , und der andere der Bedingung entspricht, daß die Wechselstromkomponente negativer als der andere Schwellenwert ist.

6. Empfänger nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Flipflop-Einrichtung (34) ein Einstell-Rückstell-Flipflop auf v/eist, das auf die beiden

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Ausgangssignale (51, 53) der Komparatoreinrichtung (26) anspricht und das binäre elektrische Signal regeneriert.

7. Empfänger nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger ferner eine Frequenzfiltereinrichtung (24) aufweist, die zwischen den Ausgang der Verstärkereinrichtung (22) und den Eingang der Komparatoreinrichtung (26) gelegt ist.

8. Empfänger nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das dreistufige Signal ein Lichtwellensignal ist, daß der Empfänger eine optische Detektoreinrichtung (1O) zur Umwandlung des Lichtwellensignals in ein äquivalentes elektrisches Signal enthält und daß das Ausgangssignal der Detektoreinrichtung an den Eingang der Filtereinrichtung (16) angelegt ist.

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