DE3726243C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 (GB-OS 20 45 516).The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1 (GB-OS 20 45 516).
Laserdioden werden als Lichtsender beispielsweise in Fernmelde-Ortsnetzen verwendet, in denen Lichtwellenleiter - im folgenden kurz "LWL" genannt - als Übertragungsleitungen dienen. Die Laserdioden werden an eine Stromquelle angeschlossen und liefern je nach eigener Größe und Höhe des Speisestroms eine bestimmte Lichtleistung. Nach internationalen Vorschriften darf die Lichtleistung von im Fernmelde-Ortsnetz eingesetzten Laserdioden einen vorgegebenen Maximalwert von beispielsweise 2,5 mW nicht überschreiten, damit das Augenlicht von Bedienungspersonal nicht gefährdet wird. Das könnte geschehen, wenn das von der Laserdiode ausgesandte gebündelte Licht beispielsweise bei Wartungsarbeiten in das Auge einer Bedienungsperson fällt. Eine solche Augenschädigung könnte aber auch auf der Übertragungsstrecke an beliebiger Stelle des Ortsnetzes auftreten, wenn ein LWL-Kabel beispielsweise beschädigt wird und insbesondere Laien sich das beschädigte Kabel ansehen.Laser diodes are used as light transmitters, for example in Telecommunication local networks are used in which optical fibers - hereinafter referred to as "LWL" - as transmission lines serve. The laser diodes are connected to a power source connected and deliver depending on your own size and height of the Supply current a certain light output. To international regulations the light output of im Telecommunications local area network used laser diodes a predetermined Do not exceed a maximum value of 2.5 mW, for example, so that the eyesight of operating personnel is not endangered becomes. That could happen if that's from the laser diode emitted bundled light, for example Maintenance work falls into the eye of an operator. Such eye damage could also occur on the Transmission path at any point in the local network occur when a fiber optic cable is damaged, for example and especially laymen look at the damaged cable.
In bekannten Schaltungen, wie sie beispielsweise aus der eingangs erwähnten GB-OS 20 45 516 hervorgehen, wird daher die Leistung einer Laserdiode mittels einer internen Monitordiode mit angeschlossenem Regler und zugehörigem, im Stromkreis der Laserdiode liegenden Transistor auf einen vorgegebenen Wert geregelt. Die interne Monitordiode ist beispielsweise mit der Laserdiode in einem Lasermodul angeordnet, und zwar auf der Kontrollseite der Laserdiode. Von der Laserdiode kommendes Licht, dessen Leistung im Verhältnis zur Sendeleistung der Laserdiode bekannt ist, erzeugt in der internen Monitordiode einen Strom, der auf den Regler gegeben wird. Je nach Höhe dieses Stromes wird die Stromdurchlässigkeit des Transistors geregelt, wodurch die Leistung der Laserdiode geregelt wird. Insbesondere Alterungsprozesse, durch welche die Kennlinie einer Laserdiode verschoben wird, können dadurch ausgeglichen werden. Wenn beispielsweise die an den LWL abgegebene Sendeleistung der Laserdiode sinkt, dann sinkt auch die Leistung des auf die interne Monitordiode fallenden Lichts. Vom Regler wird dann die Stromdurchlässigkeit des Transistors erhöht, so daß die Laserdiode mehr Strom zieht und dadurch ihre Leistung erhöht.In known circuits, such as those from the GB-OS 20 45 516 mentioned at the outset will therefore be the Power of a laser diode using an internal monitor diode with connected controller and associated, in the circuit of Laser diode lying transistor to a predetermined value regulated. The internal monitor diode is, for example, with the Laser diode arranged in a laser module, on the Control side of the laser diode. Coming from the laser diode Light, the power of which is proportional to the transmission power of the Laser diode is known, generated in the internal monitor diode a current that is given to the regulator. Depending on the height this current becomes the current permeability of the transistor regulated, which regulates the power of the laser diode. In particular aging processes through which the characteristic curve a laser diode can be offset will. If, for example, the one delivered to the FO Transmitting power of the laser diode drops, then also the Power of the light falling on the internal monitor diode. The current permeability of the transistor is then from the controller increased so that the laser diode draws more current and thereby their performance increases.
Versagt dieser Regelvorgang jedoch beispielsweise durch Ausfall der internen Monitordiode (hochohmig) in der Weise, daß der Transistor voll stromdurchlässig geschaltet wird, dann zieht die Laserdiode den maximalen Strom und liefert dementsprechend eine wesentlich zu hohe Leistung. Das macht sich für die fernmeldetechnische Signalübertragung nicht störend bemerkbar. Das Augenlicht von Menschen, auf deren Augen dieses Licht hoher Leistung fällt, wird dann aber geschädigt. Die bekannten Schaltungsanordnungen sind also bei einem derartigen Störfall nicht sicher.However, this control process fails, for example Failure of the internal monitor diode (high impedance) in such a way that the transistor is switched fully current-permissible, then the laser diode draws the maximum current and delivers accordingly a much too high performance. That makes not for telecommunications signal transmission disturbingly noticeable. The eyesight of people on whose Eyes this light high power falls, but then damaged. The known circuit arrangements are therefore at such an accident is not certain.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Schaltungsanordnung so weiterzubilden, daß auch bei einem Fehler im Regelkreis der internen Monitordiode sichergestellt ist, daß die vorgegebene maximale Leistung der Laserdiode nicht überschritten wird. The invention is based on the object further described circuit arrangement so that also in the event of a fault in the control circuit of the internal monitor diode it is ensured that the predetermined maximum power of the Laser diode is not exceeded.
Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst.This task is carried out according to the characteristic feature of Claim 1 solved.
Mit dieser Schaltungsanordnung wird zusätzlich zu dem auf der Kontrollseite der Laserdiode austretenden Licht auch das auf der Sendeseite austretende Licht erfaßt. Wenn aus irgendwelchen Gründen die Leistung der Laserdiode ansteigt, erhält dadurch automatisch die externe Monitordiode mehr Licht. Sie liefert einen erhöhten Strom, durch welchen beim Erreichen eines vorgegebenen Grenzwerts die Stromdurchlässigkeit des Regeltransistors vom zweiten Regler vermindert wird. Jede unzulässig erhöhte Stromdurchlässigkeit des zum Regelkreis der internen Monitordiode gehörenden Transistors führt auf diese Weise zu einer Verminderung der Stromdurchlässigkeit des Regeltransistors. Der zur Laserdiode fließende Strom wird durch den zweiten Regelkreis also begrenzt, so daß die Laserdiode auch bei einer Störung im Regelkreis der internen Monitordiode keine zu hohe Leistung liefert. Die Referenzspannung des zweiten Reglers wird zweckmäßig so gewählt, daß die über den Regeltransistor einstellbare Leistung der Laserdiode größer ist als die über den zum Regelkreis der internen Monitordiode gehörenden Transistor.With this circuit arrangement, in addition to that on the Control side of the light emitting light also on light emerging from the transmission side is detected. If from the performance of the laser diode increases for any reason, this automatically gives the external monitor diode more Light. It delivers an increased current, through which the Reaching a predetermined limit Current permeability of the control transistor from the second controller is reduced. Any impermissibly increased current permeability of the control circuit of the internal monitor diode In this way, the transistor leads to a reduction in the Current permeability of the control transistor. The one for the laser diode flowing current is through the second control loop limited so that the laser diode even in the event of a fault Control circuit of the internal monitor diode not too high power delivers. The reference voltage of the second regulator is Expediently chosen so that the control transistor adjustable power of the laser diode is greater than that above the one belonging to the control circuit of the internal monitor diode Transistor.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the invention are shown in the Sub-claims emerge.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen dargestellt.Embodiments of the subject matter of the invention are in the Drawings shown.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung. Fig. 1 shows a schematic representation of a circuit arrangement according to the invention.
Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 shows a detail of Fig. 1 in an enlarged view.
Fig. 3 eine gegenüber Fig. 1 ergänzte Schaltungsanordnung. Fig. 3 shows a comparison with FIG. 1 added circuitry.
Eine Laserdiode 1 wird aus einer Spannungsquelle gespeist, die beispielsweise eine Spannung von 5 V liefert. Die Laserdiode 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zusammen mit einer internen Monitordiode 2 in einem Lasermodul 3 angeordnet, der durch eine gestrichelte Linie umrahmt ist. An die Laserdiode 1 ist auf deren Sendeseite ein LWL 4 angeschlossen, der Teil eines Fernmeldeortsnetzes sein kann. Die interne Monitordiode 2 befindet sich auf der Kontrollseite der Laserdiode 1. Zu sendende Daten werden der Laserdiode 1 in bekannter Weise aufmoduliert. Bei der im folgenden erwähnten Leistung der Laserdiode 1 handelt es sich dann um die mittlere Sendeleistung.A laser diode 1 is fed from a voltage source which, for example, supplies a voltage of 5 V. In the exemplary embodiment shown, the laser diode 1 is arranged together with an internal monitor diode 2 in a laser module 3 which is framed by a dashed line. An optical fiber 4 is connected to the laser diode 1 on its transmitting side, which can be part of a telecommunications network. The internal monitor diode 2 is located on the control side of the laser diode 1 . Data to be sent is modulated onto the laser diode 1 in a known manner. The power of the laser diode 1 mentioned below is then the average transmission power.
An die interne Monitordiode 2 ist ein Regler 6 angeschlossen, dem als Sollwert eine Referenzspannung UREF1 aufgegeben ist, die einer vorgegebenen Leistung der Laserdiode 1 von beispielsweise 0,25 mW entspricht. Der Regler 6 ist mit der Regelelektrode eines Transistors 7 verbunden. Der Transistor 7 liegt mit seinem Strompfad im Strompfad der Laserdiode 1. In diesen Strompfad ist in Reihe mit dem Transistor 7 außerdem ein Regeltransistor 8 mit seinem Strompfad eingeschaltet, dessen Regelelektrode mit einem zweiten Regler 9 verbunden ist. In den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Transistoren 7 und 8 als bipolare Transistoren ausgeführt. Die Emitter-Kollektor-Strecke derselben ist dann der "Strompfad", während die Basis die "Steuerelektrode" ist. Statt bipolarer Transistoren könnten auch Feldeffekttransistoren eingesetzt werden, deren "Gate" die "Steuerelektrode" ist, während der "Strompfad" zwischen "Drain" und "Source" verläuft.A controller 6 is connected to the internal monitor diode 2 , and a reference voltage UREF1 is given as the setpoint, which corresponds to a predetermined power of the laser diode 1 of, for example, 0.25 mW. The controller 6 is connected to the control electrode of a transistor 7 . The transistor 7 lies with its current path in the current path of the laser diode 1 . In this current path, a control transistor 8 with its current path is also connected in series with the transistor 7 , the control electrode of which is connected to a second controller 9 . In the illustrated exemplary embodiments, transistors 7 and 8 are designed as bipolar transistors. The emitter-collector path of the same is then the "current path", while the base is the "control electrode". Instead of bipolar transistors, field effect transistors could also be used, the "gate" of which is the "control electrode", while the "current path" runs between "drain" and "source".
An den zweiten Regler 9 ist eine externe Monitordiode 10 angeschlossen, die auf der Sendeseite der Laserdiode 1 so angeordnet ist, daß das von der Laserdiode 1 ausgesandte Licht zumindest teilweise auf die externe Monitordiode 10 fällt. Vorzugsweise wird dazu ein aus Fig. 2 in vergrößerter Darstellung hervorgehender, in den LWL 4 eingebauter optischer Koppler 11 verwendet, mit dem ein Teil des im LWL 4 geführten Lichts ausgekoppelt wird. Der Koppler 11 kann ein einfacher Koppler mit drei Toren sein. Die externe Monitordiode 10 könnte aber auch in unmittelbarer Nähe der Laserdiode 1 angeordnet werden, beispielsweise im Lasermodul 3, so daß deren Licht auf der Sendeseite direkt auf die externe Monitordiode 10 fällt. An den Regler 9 kann außerdem ein Signalgeber 12 angeschlossen sein.An external monitor diode 10 is connected to the second controller 9 and is arranged on the transmission side of the laser diode 1 in such a way that the light emitted by the laser diode 1 falls at least partially on the external monitor diode 10 . For this purpose, an optical coupler 11 , which is shown in an enlarged view in FIG. 2 and is installed in the FO 4 , is preferably used, with which part of the light guided in the FO 4 is coupled out. The coupler 11 can be a simple coupler with three gates. However, the external monitor diode 10 could also be arranged in the immediate vicinity of the laser diode 1 , for example in the laser module 3 , so that its light on the transmission side falls directly on the external monitor diode 10 . A signal generator 12 can also be connected to the controller 9 .
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:The circuit arrangement according to FIG. 1 works as follows:
Sobald die Laserdiode 1 durch Schließen des Schalters 13 mit Strom versorgt wird, sendet sie Licht in Richtung des LWL 4 einerseits und der internen Monitordiode 2 andererseits. Die Leistung des auf die interne Monitordiode 2 fallenden Lichts ist wesentlich geringer als die des in den LWL 4 gespeisten Lichts. Die Stromdurchlässigkeit des Transistors 7 ist dabei über den zugehörigen Regler 6 so eingestellt, daß die Laserdiode 1 eine vorgegebene Lichtleistung von beispielsweise 0,25 mW auf der Sendeseite liefert.As soon as the laser diode 1 is supplied with current by closing the switch 13 , it sends light in the direction of the FO 4 on the one hand and the internal monitor diode 2 on the other. The power of the light falling on the internal monitor diode 2 is significantly lower than that of the light fed into the FO 4 . The current permeability of the transistor 7 is set via the associated controller 6 so that the laser diode 1 delivers a predetermined light output of, for example, 0.25 mW on the transmission side.
Die Leistung des auf der Kontrollseite der Laserdiode 1 auf die interne Monitordiode 2 fallenden Lichts ist der Leistung der Sendeseite proportional. Der von der internen Monitordiode 2 gelieferte Strom, der im Regler 6 mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen wird, ist davon abhängig. Dieser Sollwert entspricht der vorgegebenen Lichtleistung der Laserdiode 1. Wenn die Lichtleistung der Laserdiode 1 beispielsweise durch Alterung nachläßt, dann fällt weniger Licht auf die interne Monitordiode 2, die einen geringeren Strom liefert. Der Regler 6 erhöht dann die Stromdurchlässigkeit des Transistors 7, bis die vorgegebene Lichtleistung der Laserdiode 1 wieder erreicht ist. Das funktioniert, solange die interne Monitordiode 2 arbeitet und solange in ihrem Regelkreis keine anderen Störungen auftreten. The power of the light falling on the control side of the laser diode 1 onto the internal monitor diode 2 is proportional to the power of the transmission side. The current supplied by the internal monitor diode 2 , which is compared in controller 6 with a predetermined setpoint, depends on it. This setpoint corresponds to the specified light output of the laser diode 1 . If the light output of the laser diode 1 decreases, for example due to aging, then less light falls on the internal monitor diode 2 , which supplies a lower current. The controller 6 then increases the current permeability of the transistor 7 until the predetermined light output of the laser diode 1 is reached again. This works as long as the internal monitor diode 2 is working and as long as no other faults occur in its control loop.
Wenn die interne Monitordiode 2 aber beispielsweise ausfällt (hochohmig wird), dann liefert sie keinen Strom mehr an den Regler 6, obwohl sie Licht von der Laserdiode 1 empfängt. Der Regler 6 regelt dann den Transistor 7 auf volle Stromdurchlässigkeit, so daß die Laserdiode 1 mit entsprechend erhöhter Lichtleistung den vollen Strom ziehen würde. Das wird jedoch durch den Regeltransistor 8 verhindert.If, for example, the internal monitor diode 2 fails (becomes high-resistance), it no longer supplies current to the controller 6 , even though it receives light from the laser diode 1 . The controller 6 then regulates the transistor 7 to full current permeability, so that the laser diode 1 would draw the full current with a correspondingly increased light output. However, this is prevented by the control transistor 8 .
Bei einer Erhöhung der Lichtleistung auf der Sendeseite der Laserdiode 1 liefert die externe Monitordiode 10 einen erhöhten Strom an den Regler 9. Dem Regler 9 ist als Sollwert eine Referenzspannung UREF2 vorgegeben, die beispielsweise einer Lichtleistung der Laserdiode 1 von 2,5 mW entspricht. Diese Leistung der Laserdiode 1 liegt dann also über der durch den Regelkreis der internen Monitordiode 2 regelbaren Leistung. Sie muß aber mindestens gleich der vom Regelkreis der internen Monitordiode 2 regelbaren Leistung sein. Der Regler 9 vermindert bei erhöhtem Strom der externen Monitordiode 10 die Stromdurchlässigkeit des Regeltransistors 8, bis der von der externen Monitordiode 10 gelieferte Strom dem Sollwert der Referenzspannung UREF2 entspricht. Die erhöhte Stromdurchlässigkeit des Transistors 7 kann auf diese Weise durch die verminderte Stromdurchlässigkeit des Regeltransistors 8 nicht zu einer unzulässig hohen Lichtleistung der Laserdiode 1 führen.When the light output on the transmission side of the laser diode 1 increases , the external monitor diode 10 supplies an increased current to the controller 9 . A reference voltage UREF2, which corresponds to a light output of the laser diode 1 of 2.5 mW, for example, is predefined as a setpoint for the controller 9 . This power of the laser diode 1 is then above the power that can be regulated by the control circuit of the internal monitor diode 2 . However, it must be at least equal to the power that can be regulated by the control circuit of the internal monitor diode 2 . The regulator 9 is reduced with increased current of the external monitor diode 10, the current transmission of the control transistor 8, to the current supplied from the external monitor diode 10 current corresponds to the nominal value of the reference voltage UREF2. In this way, the increased current permeability of the transistor 7 cannot lead to an impermissibly high light output of the laser diode 1 due to the reduced current permeability of the control transistor 8 .
Der Regler 9 wird also wirksam, wenn bei einer Störung im Regelkreis der internen Monitordiode 2 die Stromdurchlässigkeit des Transistors 7 unzulässig erhöht wird. Damit diese Störung möglichst schnell beseitigt werden kann, ist an den Regler 9 zweckmäßig der Signalgeber 12 angeschlossen.The controller 9 is therefore effective if the current permeability of the transistor 7 is increased inadmissibly in the event of a fault in the control circuit of the internal monitor diode 2 . So that this disturbance can be eliminated as quickly as possible, the signal generator 12 is expediently connected to the controller 9 .
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 arbeitet grundsätzlich genau so, wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 1. Gleiche Teile sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es sind hier zusätzliche Teile vorgesehen, durch welche die Laserdiode 1 vollständig abgeschaltet wird, wenn der Speisestrom aus irgendwelchen Gründen zu hoch bleibt. Das kann beispielsweise geschehen, wenn neben dem Regelkreis der internen Monitordiode 2 auch der Regelkreis der externen Monitordiode 10 ausfällt. Die zusätzlichen Teile sind ein im Strompfad der Laserdiode 1 liegender ohmscher Widerstand 14, ein parallel zur Laserdiode 1 liegender Schalttransistor 15 und ein zwischen beiden angeschlossener Regler 16, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Operationsverstärker ausgebildet ist. Dieser Teil der Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt:The circuit arrangement according to FIG. 2 basically works exactly like the circuit arrangement according to FIG. 1. The same parts are therefore provided with the same reference numerals. Additional parts are provided here, by means of which the laser diode 1 is completely switched off if the feed current remains too high for any reason. This can happen, for example, if, in addition to the control loop of the internal monitor diode 2 , the control loop of the external monitor diode 10 also fails. The additional parts are an ohmic resistor 14 lying in the current path of the laser diode 1 , a switching transistor 15 lying parallel to the laser diode 1 and a regulator 16 connected between the two, which is designed as an operational amplifier in the exemplary embodiment shown. This part of the circuit arrangement works as follows:
Am Widerstand 14 liegt ständig eine dem Speisestrom der Laserdiode 1 proportionale Spannung an, die auf den Eingang E1 des Operationsverstärkers gegeben wird. Über den Eingang E2 wird dem Operationsverstärker, der als einfacher Komparator ausgeführt sein kann, eine Referenzspannung UREF3 zugeführt. Solange die Spannung am Eingang E1 nicht größer als die Referenzspannung UREF3 ist, liefert der Operationsverstärker an seinem Ausgang A keine Spannung. Der Schalttransistor 15, der ebenfalls als bipolarer Transistor oder als Feldeffekttransistor ausgebildet sein kann, bleibt dann gesperrt.A voltage proportional to the supply current of the laser diode 1 is constantly present at the resistor 14 and is applied to the input E 1 of the operational amplifier. A reference voltage UREF3 is fed via the input E 2 to the operational amplifier, which can be designed as a simple comparator. As long as the voltage at input E 1 is not greater than the reference voltage UREF3, the operational amplifier does not supply any voltage at its output A. The switching transistor 15 , which can also be designed as a bipolar transistor or as a field effect transistor, then remains blocked.
Wenn zur Laserdiode 1 ein unzulässig hoher Strom fließt, wird die Spannung am Eingang E1 größer als die Referenzspannung UREF3. Der Operationsverstärker kippt dann um und liefert an seinem Ausgang A eine Spannung, so daß der Schalttransistor 16 stromdurchlässig wird. Die Laserdiode 1 ist dann durch den Strompfad des Schalttransistors 15 kurzgeschlossen, über welchen jetzt der Speisestrom fließt. Die Laserdiode 1 ist damit abgeschaltet. Sie liefert kein Licht mehr. Gleichzeitig ist die Laserdiode 1 selbst vor Zerstörung infolge eines zu hohen Speisestroms geschützt.If an impermissibly high current flows to the laser diode 1 , the voltage at the input E 1 becomes greater than the reference voltage UREF3. The operational amplifier then tips over and supplies a voltage at its output A, so that the switching transistor 16 becomes current-permeable. The laser diode 1 is then short-circuited by the current path of the switching transistor 15 , via which the feed current now flows. The laser diode 1 is thus switched off. It no longer provides light. At the same time, the laser diode 1 itself is protected against destruction as a result of an excessive supply current.
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