DE3316683A1 - Circuit arrangement for suppressing electromagnetic interference in optical receivers - Google Patents
Circuit arrangement for suppressing electromagnetic interference in optical receiversInfo
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Abstract
Description
Schaltungsanordnung zur Unterdrückung elektromagnetischerCircuit arrangement for suppressing electromagnetic
Störungen in optischen Empfängern Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen in einer optischen Empfangseinrichtung, insbesonder für eine Infrarotlicht-Übertragungsstrecke einer Konferenzanlage, für den Empfang sowohl modulierter Lichtimpulse als auch modulierter Lichtstrahlen mittels Photodioden, wobei in einem Schaltungszweig mindestens eine Photodiode anodenseitig an Masse und kathodenseitig über einen Arbeitswiderstand an den Pluspol einer Spannungsquelle und in einem anderen Schaltungszweig mindestens eine weitere Photodiode kathodenseitig an den Pluspol der Spannungsquelle und anodenseitig über einen weiteren Arbeitswiderstand an Masse angeschlossen sind.Interference in optical receivers The invention relates to a circuit arrangement to suppress electromagnetic interference in an optical receiving device, in particular for an infrared light transmission path of a conference system, for the reception of both modulated light pulses and modulated light beams by means of Photodiodes, with at least one photodiode on the anode side in a circuit branch to ground and on the cathode side via a working resistor to the positive pole of a voltage source and in another circuit branch at least one further photodiode on the cathode side to the positive pole of the voltage source and on the anode side via a further working resistor are connected to ground.
Elektromagnetische Wellen, insbesondere von Rundfunksendern kommende Signale, verursachen in Empfangseinrichtun gen für Lichtsignale, wie sie z.B. bei Infrarot-Konferenzanlagen verwendet werden, Störsignale, da diese Empfangseinrichtungen für den Empfang relativ schwachrr Lichtsignale, wie sie insbesondere von batterieqespeisten, schwachen Sendestrahlern kommen, eine hohe Empfindlichkeit aufweisen müssen. Durch die große geforderte Empfindlichkeit solcher Empfänger tritt das Problem auf, daß elektromagnetische Störstrahlung über die Photodioden, insbesondere die IR-Empfangsdioden, in den nachgeschalteten Verstärker gelangt und dort Fehl signale und Rauschen verursacht, besonders dadurch, daß die Photodioden direkt oder mit einer optischen Linse versehen, relativ exponiert an Empfangsanlagen angeordnet sein müssen.Electromagnetic waves, especially those coming from radio transmitters Signals that cause light signals in receiving devices, such as those in Infrared conference systems are used, interfering signals as these receiving devices for the reception of relatively weak light signals, such as those from battery-powered, weak transmitter emitters come, must have a high sensitivity. By the great sensitivity required of such receivers, the problem arises that electromagnetic interference radiation via the photodiodes, especially the IR receiving diodes, in the downstream amplifier and there are false signals and noise, especially because the photodiodes are directly or with provided with an optical lens, arranged relatively exposed on receiving systems must be.
Herkömmlich wird durch an Masse angeschlossene Ringe oder Netze im Linsensystem der optischen Empfängereinrichtung die elektromagnetische Fremdfeldeinstreuung vermindert, wobei in nachteiliger Weise durch Schattenwirkung eine Nutz-Signalminderung bei zudem- richtungsabhängiger nicht optimaler Abschirmwirkung erfolgt.Conventionally, rings or networks connected to ground im The lens system of the optical receiver device detects the interference of external electromagnetic fields reduced, with a disadvantageous reduction in the useful signal due to the shadow effect in the case of a direction-dependent, non-optimal shielding effect.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der aufgezeigten Nachteile eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung elektromagnetischer Störungen bei einer optischen Empfangseinrichtung zu finden, bei der im besonderen auch Lichtimpuls-e großer Flankensteilheit oder hoher Impulsfolgefrequenz Verwendung finden können.The invention is based on the object while avoiding the indicated Disadvantages of a circuit arrangement for suppressing electromagnetic interference to be found in an optical receiving device, in which in particular also light pulse e large edge steepness or high pulse repetition frequency can be used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in beiden Zweigen eine gleiche Anzahl gleichartiger Photodioden sowie gleiche Arbeitswiderstände vorgesehen sind, und daß jeweils der Anschlußpunkt zwischen Photodiode und Arbeitswiderstand über je einen Koppelkondensator an je einen Eingang eines Differenzverstärkers angeschlossen ist.According to the invention, this object is achieved in a circuit arrangement of initially mentioned type solved in that in both branches an equal number similar photodiodes and the same load resistors are provided, and that in each case the connection point between the photodiode and the load resistor over each a coupling capacitor connected to each input of a differential amplifier is.
Vorteilhaft ist hier, daß mit einfachen elektrischen Mitteln eine Störeinstrahlungsunterdrückung elektromagnetischer Fremd störungen bei optischen Empfängern höchster Empfindlichkeit erre-icht wird, wobei ein optimales Nutzsignal erhältlich ist, und wobei mechanische Hilfsmittel in der Empfängereinrichtung vermieden werden.The advantage here is that a simple electrical means Interference suppression of electromagnetic interference with optical Receivers of the highest sensitivity is achieved, with an optimal useful signal is available, and avoiding mechanical aids in the receiving device will.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorzugsweise für die Verarbeitung schneller Nutzsignale vorgesehen, daß jeweils zwischen einem Koppelkondensator und einem Eingang des Differenzverstärkers ein Transimpedanzverstärker, bestehend aus einem integrierten oder diskret aufgebauten Operationsverstärker und einem Gegenkopplungswiderstand, vorgesehen ist.According to an advantageous embodiment of the invention, it is preferred for the processing of faster useful signals provided that each between one Coupling capacitor and one input of the differential amplifier a transimpedance amplifier, consisting of an integrated or discrete operational amplifier and a negative feedback resistor is provided.
Vorteilhaft ist hier das Ermöglichen der Verarbeitung schneller Nutzsignale, insbesondere von Lichtimpulsen hoher Flankensteilheit oder hoher Folgefrequenz, mittels einer einfachen Adaptierung.It is advantageous here to enable the processing of fast useful signals, in particular of light pulses with a high edge steepness or high repetition frequency, by means of a simple adaptation.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, und Fig. 2 e-in weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, das besonders für die Verarbeitung schneller Nutzsignale geeignet ist.Embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail below. 1 shows a first exemplary embodiment of the circuit arrangement according to the invention, and FIG. 2e in a further exemplary embodiment the circuit arrangement according to the invention, which is particularly useful for faster processing Useful signals is suitable.
In Fig. 1 ist in einem Schaltungszweig eine Photodiode D1 anodenseitig an Masse 0 bzw. Bezugspotential und kathodenseitig über einen Arbeitswiderstand R1 an den Pluspol +U einer Spannungsquelle angeschlossen. Ebenso ist in einem weiteren Schaltungszweig eine weitere Photodiode D2 kathodenseitig an den Pluspol +U der Spannungsquelle und anodenseitig über einen weiteren Arbeitswiderstand R2 an Masse O bzw. Bezugspotential angeschlossen. Für eine bessere Nutzsignalausbeute ist es vorteilhaft, jeweils parallel geschaltete Photodioden-Systeme vorzusehen, wobei in der Zeichnung jeweils nur eine zweite Photodiode D1 bzw. D2' strichliert dargestellt ist. In den beiden Schaltungszweigen ist jeweils eine gleiche Anzahl gleichartiger Photodioden D1,Dl' bzw.In FIG. 1, a photodiode D1 is on the anode side in a circuit branch to ground 0 or reference potential and on the cathode side via a working resistor R1 connected to the positive pole + U of a voltage source. Likewise is in another Circuit branch a further photodiode D2 on the cathode side to the positive pole + U of Voltage source and on the anode side via a further working resistor R2 to ground O or reference potential connected. For a better useful signal yield it is advantageous to provide photodiode systems connected in parallel, with in the drawing, only one second photodiode D1 or D2 'is shown in dashed lines is. In each of the two circuit branches an equal number similar photodiodes D1, Dl 'or
D2'D,' vorhanden. Die beiden Arbeitswiderstände R1 , R2 sind ebenfalls gleich groß. Der Anschlußpunkt von der Photodiode D1 bzw. D2 mit dem Arbeitswiderstand R1 bzw. R2 ist jeweils über einen Koppelkondensator C1 bzw. C2 mit je einem Eingang eines Differenzverstärkers DV verbunden, wobei das Nutzsignal aus dem einen Schaltungszweig in negativer Phasenlage an den invertierenden Eingang und das Nutzsignal aus dem weiteren Schaltungszweig an den nicht invertierenden Eingang des Differenzverstärkers DV gelangt.D2'D, 'present. The two load resistors R1, R2 are also same size. The connection point of the photodiode D1 or D2 with the load resistor R1 and R2 are each via a coupling capacitor C1 and C2, each with one input a differential amplifier DV connected, the useful signal from the one circuit branch in negative phase position to the inverting input and the useful signal from the further circuit branch to the non-inverting input of the differential amplifier DV arrives.
Der Ausgang des Differenzverstärkers DV dient für die Abnahme des störungsfreien Summen--Nutzsignals, wobei die Einstrahlung des Licht-Nutzsignals in die Photodioden Di, D2 und dort die Umwandlung in elektrische Signale erfolgt.The output of the differential amplifier DV is used for the acceptance of the interference-free sums - useful signal, whereby the radiation of the light useful signal in the photodiodes Di, D2 and there the conversion into electrical signals takes place.
Bei Kopplung elektromagnetischer Störungen in die Photodioden D1, D2 wird an den Eingängen des Differenzverstärkers DV hingegen ein gleichphasiges Störsignal erzeugt, das am Ausgang des Differenzverstärkers DV nicht auftritt, d-.h.When coupling electromagnetic interference in the photodiodes D1, On the other hand, D2 is in-phase at the inputs of the differential amplifier DV Generates interference signal that does not occur at the output of the differential amplifier DV, d-.h.
die elektromagnetische Störung wird unterdrückt. Um eine größere Empfindlichkeit sowie ein besseres Signal-Rauschverhältnis zu erzielen, können statt je einer Photodiode jeweils mehrere parallel in die einzelnen Leitungszweige geschaltet werden.the electromagnetic interference is suppressed. To have greater sensitivity and to achieve a better signal-to-noise ratio, instead of one photodiode each several branches can be connected in parallel in each case.
In Fig. 2 ist praktisch eine gleiche Konfiguration der Schaltungsanordnung, wie in Fig. 1-, vorgesehen, nur ist hier zwischen dem jeweiligen Koppelkondensator C1 bzw. C2 und dem jeweiligen Eingang des Differenzverstärkers DV ein Transimpedanzverstärker eingeschaltet, durch den eine Phasenumkehr erfolgt, so daß ein Vertauschen der Eingänge am Differenzverstärker DV erforderlich ist, mit der Folge, daß der eine Schaltungszweig an den nichtinvertierenden Eingang und der weitere Schaltungszweig an den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers DV geführt ist. Die Transimpedanzverstärker selbst bestehen aus je einem Operationsverstärker OP1 bzw. OP2 und einem Gegenkopplungszweig mit einem Widerstand R3 bzw. R4.In Fig. 2 is practically the same configuration of the circuit arrangement, as in Fig. 1-, provided, only here is between the respective coupling capacitor C1 or C2 and the respective input of the differential amplifier DV a transimpedance amplifier switched on, which results in a phase reversal, so that the inputs are interchanged at the differential amplifier DV is required, with the result that the one circuit branch to the non-inverting input and the further circuit branch to the inverting one Input of the differential amplifier DV is performed. The transimpedance amplifier themselves consist of an operational amplifier OP1 or OP2 and a negative feedback branch with a resistor R3 or R4.
Bei Verarbeitung von Lichtimpulsen mit großer Flankensteilheit oder hoher Folgefrequenz wird dadurch von einer Spannungsverarbeitung der in den Dioden D1, D2 induzierten Signale zu einer schnelleren Stromverarbeitung übergegangen. Hinsichtlich der Störunterdrückung gilt sonst das gleiche wie bei der Anordnung entsprechend Fig. 1.When processing light pulses with a steep slope or high repetition frequency is thereby caused by voltage processing in the diodes D1, D2 induced signals switched to faster current processing. With regard to interference suppression, the same applies as for the arrangement according to FIG. 1.
2 Patentansprüche 2 Figuren2 claims 2 figures
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