DE3218439A1

DE3218439A1 - Schaltungsanordnung fuer einen opto/elektrischen wandler

Info

Publication number: DE3218439A1
Application number: DE19823218439
Authority: DE
Inventors: Gert Dipl.-Ing. 3006 Burgwedel Niemann; Johannes Ing.(grad.) 3000 Hannover Ocker
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: KE Kommunikations Elektronik GmbH and Co
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1982-05-15
Publication date: 1983-12-01
Also published as: FR2527027A1; FR2527027B1; FI830120L; DE3218439C2; FI830120A0; FI75960C; FI75960B

Description

kabe !metal electro Gesellschaft mit beschränkter Haftung

E 1-1860 12. Mai 1982

Schaltungsanordnung für einen opto/elektrisehen Wandler

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen opto/elektrisehen Wandler, der in einer mindestens einen Lichtwellenleiter aufweisenden Übertragungsstrecke für digitale Signale in einem Regeneratorpunkt oder in einem Endgestell angeordnet .ist und der einen optischen Empfänger, an den. der Lichtwellenleiter angeschlossen ist, mit nachgeschaltetem Transimpedanzverstärker aufweist.

Opto/elektrisehe Wandler werden für Übertragungsstrecken benötigt, bei denen die Übertragung mittels optischer Signale über Lichtwellenleiterkabel erfolgt. Je nach Länge der Übertragungsstrecken sind in dieselben mehr oder weniger viele Regeneratoren eingeschaltet, in denen die Impulse rückgebildet werden. Die ankommenden Lientimpulse müssen dazu in elektrische Impulse umgesetzt werden, damit si.o für den nächsten Streckenabschnitt aufbereitet, werden können. Auch in den Bridgeräten derartiger Übertragungsstrecken sind opto/elektrisehe Wandler erforderlich.

Kt; iiind bereits WandLer bekannt, die neben dem optischen Empfänger einen elektrischen Verstärker zur Verstärkung der vom Empfänger gelieferten Stromimpulse aufweisen. Ein solcher Verstärker ist beispielsweise ein Transimpedanzverstärker, der im Zusammenwirken mit einem geeigneten Empfänger einen Wandler darstellt, der eine optimale Übertragung der Impulsform garantiert. Weitere Vorteile eines solchen Wandlers mit Transimpedanzverstärker bestehen in seinem günstigen Rauschverhalten, einer hohen Bandbreite und einer hohen Verstärkung.

Nachteilig bei diesem Wandler ist die Tatsache, daß der Transimpedanzverstärker leicht übersteuert werden kann, wenn der vom Empfänger gelieferte Strom zu hoch wird. Das kann beispielsweise dann eintreten, wenn die optische Übertragungsstrecke kurz ist und .sehr starke Lichtimpulse am Empfänger ankommen.

Die Folge hiervon ist eine Impulsverzerrung, die zu einer unbrauchbaren Übertragung führt.

Zur Vermeidung der Übersteuerung ist es bekanntgeworden, in die optischen Übertragungsstrecken Dämpfungselemente einzubauen (DE-PS 30 42 587), durch welche die Intensität des am Empfänger ankommenden Lichts auf zulässige Werte vermindert wird. Derartige Maßnahmen sind stets nur nachträglich durchzuführen und erfordern daher einen hohen Aufwand. Sie sind außerdem nicht universell anwendbar, sondern müssen von Fachleuten in Abhängigkeit von der Streckenlänge und von der Stärke der zu übertragenden Lichtimpulse durchgeführt werden. ■

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsan>' Ordnung anzugeben, mit der es möglich ist, opto/elektrische Wandler mit Transimpedanzverstärker ohne die Gefahr einer Übersteuerung einzusetzen, ohne daß dazu zusätzliche Maßnahmen auf der Übertragungsstrecke durchgeführt werden müssen. .

Diese Aufgabe wird für eine Schaltungsanordnung der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, - daß am Ausgang des Empfängers zwischen demselben und dem Transimpedanzverstärker ein ohmscher Widerstand angeschlossen ist,

- und daß am Ausgang des Empfängers außerdem ein elektrisches Element mit spannungsabhängigem Widerstand angeschlossen ist, dessen Schwellspannung derart bemessen ist, daß der zum Transimpedanzverstärker fließende Strom auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt ist.

Mit dieser äußerst einfach aufgebauten Schaltungsanordnung ist eine Strombegrenzung für den Eingang des Transimpedanzverstärkers

- im folgenden nur noch TIV genannt - gegeben, die unabhängig von der Länge der optischen Übertragungsstrecke und unabhängig von der Intensität der Lichtimpulse sicherstellt, daß der TIV nicht übersteuert werden kann. Die Schwellspannung des am Ausgang des Empfängers liegenden elektrischen Elements ist dabei so bemessen, daß der in den Empfänger fließende Strom beim Erreichen eines maximal zulässigen Wertes im wesentlichen über dieses Element abgeleitet wird, so daß der zum TIV fließende Strom so gering ist, daß eine Übersteuerung des TIV nicht eintreten kann. Andererseits ist bei geringerem Eingangssignal sichergestellt, daß der gesamte Strom zum TIV gelangt, da in diesem Fall die Schwellspannung des Elements nicht überschritten wird, so das dasselbe hochohmig bleibt. Die Eingangsempfindlichkeit des Wandlers bleibt somit erhalten.

Durch einen in Reihe mit dem ohmschen Widerstand liegenden Kondensator oder durch eine auf das elektrische Element geschaltete Vorspannung kann weiterhin sichergestellt werden, daß der Arbeitspunkt des TIV durch Widerstand und elektrisches Element nicht beeinflußt wird. .

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:
Fig. 1 die Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Fig. 2 einen Ausschnitt der Schaltungsanordnung mit verändertem Aufbau.

Fig. 3 eine Kennlinie eines verwendeten Bauteils.

In Fig. 1 ist die Schaltung eines opto/elektrischen Wandlers mit einem optischen Empfänger 1 und einem nachgeschalteten TIV 2 dargestellt, der durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Der TIV ist ein an sich bekanntes Bauteil. Auf seinen Aufbau wird daher nicht naher eingegangen.

Am Empfänger 1 ist ein nur schematisch angedeuteter Lichtwell en-leiter 3 angeschlossen, der im folgenden mit "LWL" bezeichnet wird. Die über den LWL übertragenen Lichtimpulse werden mit der Schaltungsanordnung nach der Erfindung in proportionale Spannungsimpulse umgesetzt, die am Ausgang 4 des TIV 2 anstehen. Zwischen dem Ausgang 5 des Empfängers 1 und dem Eingang 6 des TIV 2 ist ein ohmscher Widerstand 7 angeschlossen, mit dem ein V Kondensator 8 in Reihe geschaltet werden kann. Außerdem ist am Ausgang 5 ein elektrisches Element 9 mit spannungsabhängigem Widerstand angeschlossen, das entsprechend der Darstellung in Fig. 1 auf der anderen Seite mit dem Massepotential 10 des TIV 2 verbunden ist. .

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Die am Empfänger 1 ankommenden Lichtimpulse erzeugen einen elektrisehen Strom, der zum TIV 2 fließt, so daß elektrische Spannungsimpulse an dessen Ausgang 4 abgenommen werden können'. Die Größe des fließenden Stroms wird durch das elektrische Element einerseits und den Widerstand 7 andererseits begrenzt. Die Schwellspannung des Elements 9 ist so niedrig, sie liegt beispielsweise bei 0,2 V, daß dasselbe bei einer vorgegebenen, maximal zulässigen Spannung stromdurchlässig wird, so daß kein zu hoher Strom zum TIV 2 gelangen kann. Der zum TIV fließende Strom wird a Lsσ auf einen maximal zulässigen Wert begrenzt, so daß der TIV 2 unabhängig von der Stärke der einfallenden Lichtimpulse ist und nicht übersteuert werden kann. Die Ansprechempfindlichkeit des TIV wird andererseits durch diese Schaltungsanordnung nicht beeinflußt, da bei niedrigen Stromwerten das elektrische Element 9 gesperrt bleibt und dann der volle . Strom zum TIV 2 gelangt.

Der Empfänger 1 ist vorzugsweise als Photodiode ausgebildet, wobei mit besonderen Vorteil eine Avalanche-Diode eingesetzt

wird. Es können aber auch ein Phototransistor oder jeder andere geeignete optische Empfänger eingesetzt werden.

Als elektrisches Element 9 mit spannungsabhängigem Widerstand können prinzipiell alle Dioden mit niedriger Schwellspannung eingesetzt werden. Besonders geeignet ist eine Schottky-Diode. Als Element 9 kann aber auch eine Zenerdiode eingesetzt werden. Wichtig für dieses Element ist eine Strom/Spannungs-Charakteristik entsprechend Fig. 3, in welcher der Strom I über der Spannung U aufgetragen ist. Beim Erreichen der Schwellspannung U wird ein solches, vorher hochohmiges Element nieder-

ohmig.

Das Element 9 kann entsprechend Fig. 1 an das Massepotential 10 des TIV 2 angeschlossen werden. Zur Vermeidung von Beeinflussungen des Arbeitspunktes des TIV ist dann der Kondensator 8 erforderlich. Gemäß Fig. 2 kann das Element 9 aber auch an eine Spannungsquelle 11 angeschlossen werden, durch welche es eine Vorspannung erhält, mit der sein Ansprechpunkt verschoben werden kann. Bei dieser Schaltung kann auf den Kondensator 8 verzichtet werden.

Wenn als Spannungsquelle 11 eine elektronisch erzeugte, virtuelle Spannungsquelle verwendet wird - beispielsweise ein anderer Transimpedanzverstärker - dann kann auch dor über das Element 9 fließende Strom zur Signalauswertung ausgenutzt werden.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

Schaltungsanordnung für einen opto/elekirischen Wandler, der in einer mindestens einen Lichtwell· nleiter aufweisenden Übertragungsstrecke für digitale Signale in einem Regeneratorpunkt oder in einem Endgeste 1.1 angeordnet ist und der einen optischen Empfänger, an din der Lichtwellenleiter angeschlossen ist, mit nachgeschaltetem Transimpedanzverstärker aufweist, dadurch gekennzeichnet,

- daß am Ausgang (5) des Empfängers (1) zwischen demselben und dem Transimpedanzverstärker (2) ein ohmscher Widerstand (7) angeschlossen ist,

- und daß am Ausgang (5) des Empfängers (1) außerdem ein elektrisches Element (9) mit spannungsabhängigem Widerstand angeschlossen ist, dessen SchweJ !.spannung derart bomessen ist, änp, dor -/,um Trans i wpndanzvorsLärker (2) fließende Strom auf: einen rn.Txi.rn-i I >'.u I a;;;ii qcii Wert begrenzt i st.

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem ohmschen Widerstand (7) ein Kodensator (8) liegt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-; zeichnet, daß als optischer Empfänger (1) eine Photodiode verwendet wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Photodiode eine Avalanche-Diode verwendet wird.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch: gekennzeichnet, daß als elektrisches Element (9) eine Diode

mit niedriger Schwel!spannung, vorzugsweise eine Schottky-• Diode, verwendet wird.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisches Element (9) eine Zenerdiode verwendet wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Element (9) an das M.assepotential (10) des Transimpedanzverstärkers (2) angeschlossen ist. , ..''.-'.'''
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Element (9) an eine Spannungsquelle (11) angeschlossen ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8^ dadurch gekennzeichnet, daß die SpannungsquelIe (11) als elektronisch erzeugte, virtuelle Spannungsquelle ausgebildet ist.