DE3900562A1 - Monolithische schaltungsanordnung zur verstaerkung und auswertung von wechsellichtsignalen mit integriertem lichtsensor - Google Patents
Monolithische schaltungsanordnung zur verstaerkung und auswertung von wechsellichtsignalen mit integriertem lichtsensorInfo
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- H03F3/04—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements with semiconductor devices only
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Description
In der Optoelektronik, bei der Aufbereitung von Lichtsignalen
in elektrische Signale, besteht die Forderung zur Miniatu
risierung und Herabsetzung der Zahl von Elementschnittstellen.
Diese können insbesondere in Verstärkerschaltungen störende
Antennenwirkungen für elektrische Signale aufweisen. Daneben
sind Kosten- und Zuverlässigkeitsvorteile durch eine weitest
gehende Schaltungsintegration anzustreben.
Bei den meisten optoelektronischen Anwendungen sollen Schalt
vorgänge durch Lichtänderungen, sogenanntes Wechsellicht
ausgelöst werden; eine überlagerte, konstante Hintergrundhel
ligkeit - eventuell sogar höherer Intensität als das Wechsel
lichtsignal - soll ausgeregelt werden und die Schaltfunktion
nicht beeinflussen.
Derartige Schaltungsanordnungen werden bisher in diskreter
Schaltungstechnik realisiert, in der das Licht in einem
Fotoelement in elektrische Größen gewandelt und einem Verstär
kungselement zugeführt wird. Eine Kondensatorkopplung ver
hindert dabei die Verstärkung von Gleichlichtanteilen. Der
Wirkungsgrad als Verhältnis des Fotostroms zur Lichtinten
sität wird für diese Sensoren in speziellen Herstellprozessen
optimiert.
Die Verstärkerelemente werden auf Prozeßlinien für integrierte
Linearschaltungen realisiert. Wünschenswert bleibt aber die
weitere Verschmelzung der Komponenten in einem einzigen
kostengünstigen Herstellprozeß, der auch höhere Integrations
dichten mit analogen und digitalen Schaltfunktionen zuläßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wechsellicht-
Signalverstärker mit integriertem Lichtsensor in einem
Standard-Integrationsprozeß für universelle Anwendungen mit
möglichst wenigen externen Elementen zu realisieren. Diese
Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung gemäß den kenn
zeichnenten Merkmalen des Anspruchs 1, 2 und 3 gelöst.
Eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kann gemäß Fig. 1
so ausgelegt werden, daß die fotoempfindliche Sperrschicht 1
in die Gegenkopplung eines Verstärkers 2 eingreift. Der
Gleichstromarbeitspunkt der Schaltung wird wesentlich durch
die angelegte Referenzspannung URef bestimmt. Anderungen des
Fotostroms if verstärkt die Schaltung zu einer Ausgangsspan
nung ua mit
ua(p) = if×R1×pCR2/(1 + pCR3).
Das System hat Hochpaßcharakter und strebt mit zunehmender
Frequenz gegen den Wert, der durch die Widerstände R 1, R 2 und
R 3 gegeben ist. Der Frequenzgang des Systems kann an einem
einzigen Knotenpunkt 3 in Amplitude und Phase definiert
werden.
Mit einem gemäß Fig. 2 nachgeschaltetem Schwellwertschalter 4
kann die Ausgangsspannung Schaltfunktionen auslösen. Der
Schwellwertschalter kann eine Hysteresefunktion beinhalten.
Die Schaltungsanordnung ist realisierbar in einem analogfähi
gen Integrationsprozeß in Bipolar- oder MOS-Technologie. Als
fotoempfindliche Sperrschicht dient ein beliebiger PN-Über
gang, der z.B. als großflächige Diode ausgebildet ist.
Aufgrund der geringen Zahl von externen Anschlüssen kann das
Chip z.B. auch in Transistorgehäusen mit Glaslinsenabdeckung
assembliert werden.
Mögliche Anwendungen sind Reflex- und Einweglichtschranken in
der Optoelektronik. Die Verwendung von Standard-Technologien
gestattet dabei die schaltungstechnische Erweiterung des
Systems um analoge und digitale Komponenten.
Claims (9)
1. Schaltungsanordnung zur Verstärkung und Auswertung von
Wechsellichtsignalen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Lichtsensor monolithisch integriert ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Lichtsensor elektrisch in einen Gleichspan
nungsarbeitspunkt der Schaltungsanordnung einbezogen ist
und die Wechsellichtsignale gleichstromgekoppelt sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß Gleichlichtanteile durch eine frequenzabhängige
Gegenkopplung ausgeregelt werden.
4. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verstärkung und der Frequenzgang
an einem einzigen Anschluß der Gegenkopplung eingestellt
werden können.
5. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, 2 und 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das verstärkte Wechsellichtsignal mit
einem integrierten Schwellwertschalter bewertet wird, mit
dem die Anordnung als Wechsellichtschalter wirkt.
6. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anordnung den Empfangsteil von Einweg
lichtschranken bildet.
7. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anordnung den Empfangsteil von Reflex
lichttastern bildet.
8. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anordnung als elektronischer Taster
wirkt, der durch eine Lichtquelle aktiviert wird.
9. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anordnung in einem Standard Bipolar oder
MOS-Prozeß für analoge integriete Schaltkreise hergestellt
wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893900562 DE3900562A1 (de) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | Monolithische schaltungsanordnung zur verstaerkung und auswertung von wechsellichtsignalen mit integriertem lichtsensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893900562 DE3900562A1 (de) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | Monolithische schaltungsanordnung zur verstaerkung und auswertung von wechsellichtsignalen mit integriertem lichtsensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3900562A1 true DE3900562A1 (de) | 1990-07-12 |
Family
ID=6371835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19893900562 Withdrawn DE3900562A1 (de) | 1989-01-11 | 1989-01-11 | Monolithische schaltungsanordnung zur verstaerkung und auswertung von wechsellichtsignalen mit integriertem lichtsensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3900562A1 (de) |
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