DE60124751T2

DE60124751T2 - Senderschaltung mit einer lichtquelle und kommunikationssystem

Info

Publication number: DE60124751T2
Application number: DE60124751T
Authority: DE
Inventors: Gunnar Forsberg
Original assignee: Transmode Systems AB
Current assignee: Transmode Systems AB
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2021-09-19
Also published as: EP1329041A1; SE0003517D0; ATE346431T1; JP5020456B2; SE0003517L; DE60124751D1; US20040028313A1; EP1329041B1; AU8818101A; US7308209B2; JP2004511126A; CN1478335A; CN1294710C; AU2001288181B2; WO2002027980A1; CA2423473A1; SE516164C2; CA2423473C

Description

AUSGANGSSITUATION DER ERFINDUNG UND STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Senderschaltung mit einer Lichtquelle und sie ist dafür ausgelegt, die Lichtquelle so zu betreiben, dass diese in Antwort auf elektrische Eingangssignale, die an einem ersten und einem zweiten Schaltungspunkt anliegen, optische Kommunikationssignale aussendet, wobei zwischen diesen Schaltungspunkten ein symmetrisches elektrisches Eingangssignal anliegen soll. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kommunikationssystem mit einer derartigen Senderschaltung.
Unterschiedliche Senderschaltungen der oben beschriebenen Art sind bekannt. Derartige Senderschaltungen werden häufig in Nachrichtenübertragungssystemen und Datenübertragungssystemen zum Senden optischer Signale in Antwort auf elektrische Signale eingesetzt. Die optischen Signale werden gewöhnlich in einem oder in mehreren Lichtwellenleitern übertragen. Das elektrische Eingangssignal liegt gewöhnlich als symmetrisches Eingangssignal vor, das an einem Paar elektrischer Leiter, zum Beispiel einer verdrillten Doppelleitung anliegt. Eine derartige elektrische Doppelleitung hat einen bestimmten Wellenwiderstand, zum Beispiel 100 Ohm. Um unerwünschte Reflexionen zu vermeiden, sollte eine derartige elektrische Doppelleitung an ihren Enden mit einem Lastwiderstand abgeschlossen werden, der dem Wellenwiderstand entspricht.
Dabei ist anzumerken, dass ein Signal dann als symmetrisch bezeichnet wird, wenn an der Doppelleitung ein Signal anliegt, bei dem die an den korrespondierenden Punkten der beiden Leiter anliegenden Spannungswerte relativ zu einem Bezugspotential die gleiche Größe, jedoch entgegengesetzte Polarität aufweisen. Dieses Bezugspotential ist gewöhnlich das Erdpotential. Als unsymmetrisches Signal (oder „Eintaktsignal") wird ein Signal, das heißt, die Spannungsänderung bezeichnet, das/die an nur einem Leiter anliegt, während sich der andere Leiter oder das Bezugspotential auf einem konstanten Potential, gewöhnlich dem Erdpotential befindet.
An einer Doppelleitung, die ein symmetrisches Signal führt, kann aufgrund von Rauschen oder anderen Phänomenen ein den beiden Leitern aufgeprägtes (überlagertes) Signal, ein sogenanntes Gleichtaktsignal auftreten, das zeitabhängig sein kann. Dieses Signal ist häufig unerwünscht und sollte deshalb unterdrückt werden. Dies wird zum Beispiel häufig mit Hilfe von Transformatoren, Symmetriergliedern (baluns) (ein balun ist eine Vorrichtung, die ein symmetrisches Signal in ein unsymmetrisches Signal umformt) und Differenzverstärkern bewerkstelligt.
Auch wenn ein symmetrisches elektrisches Signal in ein optisches Signal umgewandelt werden soll, muss solch ein unerwünschtes, überlagertes Signal unterdrückt werden, damit die Lichtquelle, die das optische Signal aussendet, korrekt betrieben wird. Nach dem Stand der Technik wurde dies bis heute bewerkstelligt, indem das symmetrische elektrische Signal zunächst in ein unsymmetrisches elektrisches Signal umgewandelt wurde.
Auf 1 ist ein Beispiel nach dem Stand der Technik dargestellt. Das symmetrische elektrische Eingangssignal liegt hier an einer verdrillten Doppelleitung 30 an. Das symmetrische Signal wird mit Hilfe eines Symmetriergliedes 41 und eines Transformators 42 in ein unsymmetrisches Signal umgewandelt. Die Schaltung enthält außerdem einen Abschlusswiderstand 43, der an den Wellenwiderstand der Doppelleitung 30 angepasst ist. Darauf folgen eine oder mehrere Schaltungen 44, die unter anderem einen geeigneten Vorstrom und einen Modulationsstrom erzeugen, wobei der Gesamtstrom die Lichtquelle 20 ansteuert.
EP-A-0 542 480 zeigt ebenfalls ein Beispiel einer Senderschaltung. Die Senderschaltung enthält zwei Differenzierer und einen Verstärker zum Ansteuern einer Lumineszenzdiode.
Die bekannten Lösungen nach dem Stand der Technik sind relativ kompliziert und teuer, weil sie oft relativ komplizierte und teure Bauelemente enthalten, zum Beispiel aktive Bauelemente und Transformatoren. Darüber hinaus weisen bekannte Senderschaltungen häufig einen relativ hohen Stromverbrauch auf.
Dabei ist anzumerken, dass unter aktiven Bauelementen Bauelemente zu verstehen sind, die eine Verstärkung aufweisen oder eine Schaltfunktion ausüben, zum Beispiel Transistoren, integrierte Schaltkreise und Dioden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Senderschaltung bereitzustellen, die einfacher als typische, bekannte Senderschaltungen ist. Ein weiteres Anliegen ist eine Senderschaltung mit einer hohen funktionellen Zuverlässigkeit, die bei geringen Kosten gefertigt werden kann.
Diese Ziele werden erfindungsgemäß mit einer Senderschaltung der Art erreicht, wie sie zuvor im ersten Absatz beschrieben wurde, die einen ersten Schaltungszweig aufweist, der sich vom ersten Schaltungspunkt über einen dritten Schaltungspunkt zu mindestens einem vierten Schaltungspunkt erstreckt, und wobei die Senderschaltung einen zweiten Schaltungszweig aufweist, der sich vom zweiten Schaltungspunkt über einen fünften Schaltungspunkt zu mindestens einem sechsten Schaltungspunkt erstreckt, wobei die Lichtquelle zwischen dem dritten Schaltungspunkt und dem fünften Schaltungspunkt angeschlossen ist, wobei die Bauelemente, die sich in den ersten und den zweiten Schaltungszweigen befinden, so ausgesucht wurden, dass die Senderschaltung eine derartige Symmetrie aufweist, dass unter normalen Betriebsbedingungen eine symmetrische Ansteuerspannung zwischen den dritten und fünften Schaltungspunkten anliegt, wobei die symmetrische Ansteuerspannung lediglich von der Spannungsdifferenz zwischen den ersten und zweiten Schaltungspunkten abhängt, wobei auch der durch die Lichtquelle fließende Modulationsstrom lediglich von der besagten Spannungsdifferenz abhängt.
Die Erfindung hat den Vorzug, dass das symmetrische Signal nicht in ein unsymmetrisches Signal umgewandelt werden muss. Die erfindungsgemäße Schaltung kann dadurch mit einfachen und billigen Bauelementen realisiert werden.
Dabei ist anzumerken, dass mit "normalen Betriebsbedingungen" gemeint ist, dass die Senderschaltung innerhalb von Spannungs- und Strombereichen arbeitet, die für die Senderschaltung normal sind, wobei auf dem symmetrischen Signal, wie dies bereits bemerkt wurde, auch eine unerwünschte überlagerte Spannung vorhanden sein kann. Extreme Spannungsspitzen können jedoch als nichtnormale Betriebsbedingungen angesehen werden.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die besagten ersten und zweiten Schaltungszweige spiegelsymmetrisch so aufgebaut, dass die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente, die im ersten Schaltungszweig angeordnet sind, mit den selben elektrischen Eigenschaften der Bauelemente korrespondieren, die im zweiten Schaltungszweig angeordnet sind.
Diese Spiegelsymmetrie kann vorzugsweise erreicht werden, wenn die ersten und zweiten Schaltungszweige an übereinstimmenden Positionen im entsprechenden Schaltungszweig Bauelemente mit exakt dem gleichem Wert enthalten. Das Merkmal, dass die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente übereinstimmen, bedeutet jedoch nicht, dass in den beiden Schaltungszweigen exakt die gleichen Bauelemente vorhanden sein müssen, solange die elektrischen Eigenschaften der beiden Schaltungszweige identisch sind. So sollten zum Beispiel die gemeinsamen elektrischen Eigenschaften des zwischen zwei Schaltungspunkten in einem Schaltungszweig angeordneten Bauelements bzw. der Bauelemente, mit den selben gemeinsamen elektrischen Eigenschaften des zwischen den beiden korrespondierenden Schaltungspunkten im zweiten Schaltungszweig angeordneten Bauelements bzw. der Bauelemente übereinstimmen.
Weil die Senderschaltung in dieser Symmetrie ausgeführt wird, ist es mit einfachen Bauelementen möglich, auf dem gesamten Weg bis hin zur Lichtquelle die Symmetrie eines Signals aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus wird bewirkt, dass die Lichtquelle nur durch die Spannungsdifferenz zwischen den oben genannten ersten und zweiten Schaltungspunkten moduliert wird. Der durch die Lichtquelle fließende Strom ist somit von einem möglichen Gleichtaktsignal unabhängig, das an den ersten und zweiten Schaltungspunkten anliegt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Senderschaltung so angeordnet, dass eine erste Konstantspannung am vierten Schaltungspunkt anliegt und eine zweite Konstantspannung am sechsten Schaltungspunkt anliegt. Durch diese Maßnahme kann auf einfache Art und Weise ein geeigneter Vorstrom durch die Lichtquelle bereitgestellt werden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Senderschaltung so angeordnet, dass mindestens eine der besagten ersten und zweiten Konstantspannungen einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, den Vorstrom auf einfache Art einzustellen, ohne den Modulationsstrom zu beeinflussen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Senderschaltung einen ersten Kondensator, der im ersten Schaltungszweig zwischen den ersten und dritten Schaltungspunkten angeordnet ist, und einen zweiten Kondensator, der im zweiten Schaltungszweig zwischen den zweiten und fünften Schaltungspunkten angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Kondensator im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen. Mit Hilfe dieser Kondensatoren wird auf einfache Weise verhindert, dass ein durch die Spannungsdifferenz zwischen dem vierten Schaltungspunkt und dem sechsten Schaltungspunkt hervorgerufener Gleichstrom über die Lichtquelle fließt. Dadurch kann der Vorstrom durch die Lichtquelle auf einfache Art und Weise festgelegt werden. Zusätzlich wird Energie gespart, weil kein Gleichstrom durch die Lichtquelle fließt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Senderschaltung einen ersten Widerstand, der im ersten Schaltungszweig zwischen dem ersten und dritten Schaltungspunkt angeordnet ist, und einen zweiten Widerstand, der im zweiten Schaltungszweig zwischen dem zweiten und fünften Schaltungspunkt angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Widerstand im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen. Mit Hilfe dieser Widerstände kann das Verhältnis zwischen der Spannung des symmetrischen Eingangssignals und dem durch die Lichtquelle fließenden Modulationsstrom so eingestellt werden, dass eine geeignete Modulation der Lichtquelle erreicht wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Senderschaltung einen dritten Widerstand, der im ersten Schaltungszweig zwischen dem dritten und vierten Schaltungspunkt angeordnet ist, und einen vierten Widerstand, der im zweiten Schaltungszweig zwischen dem fünften und sechsten Schaltungspunkt angeordnet ist, wobei der dritte und der vierte Widerstand im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen. Mit Hilfe dieser Widerstände wird die Spannung an der Lichtquelle so eingestellt, dass man einen geeigneten Vorstrom durch die Lichtquelle erhält.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung sind sämtliche Bauelemente, die im ersten und zweiten Schaltungszweig angeordnet sind, passive Bauelemente. Mit Hilfe dieser Maßnahme werden die Vorzüge der Erfindung auf einfache Art und Weise und mit billigen Bauelementen erreicht. Vorzugsweise werden in der Senderschaltung keine Transformatoren oder magnetischen Bauelemente eingesetzt. Wie dies weiter oben bereits erwähnt wurde, wird auch kein Symmetrierglied verwendet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Senderschaltung einen dritten Schaltungszweig, der sich zwischen einem Schaltungspunkt am ersten Schaltungszweig und dem korrespondierenden Schaltungspunkt am zweiten Schaltungszweig erstreckt, wobei der dritte Schaltungszweig mindestens einen fünften Widerstand aufweist, der so ausgelegt ist, dass er als Abschlusswiderstand wirkt. Die Impedanz der Schaltung kann damit auf den Wellenwiderstand einer Doppelleitung abgeglichen werden, die das symmetrische elektrische Signal zu den besagten ersten und zweiten Schaltungspunkten leitet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst der dritte Schaltungszweig einen fünften und einen sechsten Widerstand, die im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen und die so ausgelegt sind, dass sie gemeinsam als Abschlusswiderstand wirken, wobei die Senderschaltung so ausgelegt ist, dass eine dritte Konstantspannung zwischen dem fünften und dem sechsten Widerstand des dritten Schaltungszweiges anliegt. Dadurch wird ein sogenannter Gleichtaktabschluss erzielt, dies bedeutet, dass Signale, die den ersten und zweiten Schaltungspunkten möglicherweise überlagert sind, eliminiert werden, wodurch das Auftreten von Reflexionen und anderen störenden Phänomenen reduziert wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Senderschaltung einen mit dem ersten und dem zweiten Schaltungszweig verbundenen Transientenschutz, der so ausgelegt ist, dass er die Lichtquelle vor unerwünschten Spannungsimpulsen schützt. Die Schaltung ist damit zum Beispiel gegen elektrostatische Entladungen geschützt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Senderschaltung einen dritten Kondensator, der am ersten Schaltungszweig zwischen dem ersten Schaltungspunkt und dem ersten Kondensator angeordnet ist, und einen vierten Kondensator, der im Wesentlichen den gleichen Wert wie der dritte Kondensator aufweist und der im zweiten Schaltungszweig zwischen dem zweiten Schaltungspunkt und dem zweiten Kondensator angeordnet ist, wobei sich der dritte Schaltungszweig zwischen einem Schaltungspunkt im ersten Schaltungszweig, der zwischen dem ersten Kondensator und dem dritten Kondensator liegt und einem Schaltungspunkt im zweiten Schaltungszweig, der zwischen dem zweiten und dem vierten Kondensator liegt, erstreckt. Mit Hilfe dieser dritten und vierten Kondensatoren wird das Eingangssignal wechselstrommäßig gekoppelt. Dies bedeutet in Verbindung mit der oben erwähnten dritten Konstantspannung und den fünften und sechsten Widerständen, dass das Eingangssignal so eingestellt werden kann, dass es in einem Intervall liegt, in dem der Transientenschutz gut funktioniert.
Wie dies weiter oben bemerkt wurde, besteht ein weiteres Anliegen er Erfindung darin, ein vorteilhaftes Kommunikationssystem bereitzustellen. Dieses Ziel wird mit einem Kommunikationssystem erreicht, das mindestens ein Paar elektrischer Leiter, die dafür ausgelegt sind, ein symmetrisches elektrisches Signal zu leiten, einen optischen Leiter, der dafür ausgelegt ist, dieses Signal in optischer Form zu leiten, eine Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Empfangseinheit umfasst, wobei das Paar elektrischer Leiter mit dem ersten und dem zweiten Schaltungspunkt verbunden ist, der optische Leiter dafür ausgelegt ist, das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu empfangen und zu leiten und die Empfangseinheit dafür ausgelegt ist, das Licht von dem optischen Leiter zu empfangen. Das Kommunikationssystem kann selbstverständlich auch eine andere Senderschaltung und eine andere Empfangseinheit enthalten, die dafür ausgelegt sind, in dem Kommunikationssystem eine bidirektionale Kommunikation zu ermöglichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Senderschaltung nach dem Stand der Technik.
2 zeigt eine Senderschaltung und schematisch ein Kommunikationssystem nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Ersatzschaltung der Senderschaltung nach 2.
4 zeigt eine Senderschaltung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt das Prinzip bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
2 zeigt eine Senderschaltung und ein Kommunikationssystem gemäß der Erfindung. In dem gezeigten Beispiel enthält das Kommunikationssystem ein verdrilltes Paar (Doppelleitung) 30 von Leitern 31, 32. Diese Leiter sind mit einem ersten Punkt 11 und einem zweiten Punkt 12 der Senderschaltung verbunden. Dabei ist anzumerken, dass außer einer verdrillten Doppelleitung 30 auch andere Arten von Leitern möglich sind. So ist zum Beispiel ein Flachkabel denkbar oder einfach zwei Leiter auf einer Leiterplatte. Ein symmetrisches, elektrisches Eingangssignal wird zu den ersten 11 und zweiten 12 Schaltungspunkten geleitet. Die Senderschaltung wandelt dieses Signal in ein optisches Signal um, das von der Lichtquelle 20 ausgesendet wird. Das Kommunikationssystem umfasst eine Empfangseinheit 37 und einen optischen Leiter 35, der Licht von der Lichtquelle 20 zur Empfangseinheit 37 leitet.
Die Senderschaltung weist einen ersten Schaltungszweig 21 und einen zweiten Schaltungszweig 22 auf. Der erste Schaltungszweig 21 erstreckt sich vom ersten Schaltungspunkt 11 über einen dritten Schaltungspunkt 13 bis zu einem vierten Schaltungspunkt 14. Der zweite Schaltungszweig 22 erstreckt sich vom zweiten Schaltungspunkt 12 über einen fünften Schaltungspunkt 15 bis zu einem sechsten Schaltungspunkt 16. Die Lichtquelle ist zwischen dem dritten Schaltungspunkt 13 und dem fünften Schaltungspunkt 15 angeschlossen. Der erste Schaltungszweig 21 enthält einen ersten Kondensator C₁ und einen ersten Widerstand R_M1, die zwischen dem ersten Schaltungspunkt 11 und den dritten Schaltungspunkt 13 hintereinander in Reihe geschaltet sind. Damit korrespondierend enthält der zweite Schaltungszweig 22 einen zweiten Kondensator C₂ und einen zweiten Widerstand R_M2, die zwischen dem zweiten Schaltungspunkt 12 und den fünften Schaltungspunkt 15 hintereinander in Reihe geschaltet sind.
Darüber hinaus enthält der erste Schaltungszweig 21 einen dritten Widerstand R_B1, der zwischen dem dritten Schaltungspunkt 13 und dem vierten Schaltungspunkt 14 angeordnet ist. Der vierte Schaltungspunkt 14 ist so angeordnet, dass an ihm eine erste Konstantspannung V_A anliegt. Im dargestellten Beispiel ist die erste Konstantspannung V_A das Erdpotential. Darüber hinaus enthält der zweite Schaltungszweig 22 einen vierten Widerstand R_B2, der zwischen dem fünften Schaltungspunkt 15 und dem sechsten Schaltungspunkt 16 angeordnet ist. Die Senderschaltung ist so ausgelegt, dass eine zweite Konstantspannung V_B am sechsten Schaltungspunkt 16 anliegt. Eine der besagten ersten, V_A, und zweiten, V_B, Konstantspannungen kann in geeigneter Weise einstellbar sein. So kann zum Beispiel die zweite Konstantspannung V_B einstellbar sein. Dadurch kann die Vorspannung an der Lichtquelle 20 auf einfache Art eingestellt werden, ohne den Modulationsstrom zu beeinflussen.
Die Senderschaltung umfasst weiter einen dritten Schaltungszweig 23. Dieser dritte Schaltungszweig 23 erstreckt sich von einem Schaltungspunkt 17 am ersten Schaltungszweig 21 zu einem Schaltungspunkt 18 am zweiten Schaltungszweig 22. Am dritten Schaltungszweig 23 ist ein Abschlusswiderstand R_T angeordnet. Durch geeignete Wahl dieses Abschlusswiderstands R_T kann die Impedanz der Schaltung an den Wellenwiderstand der Doppelleitung 30 angepasst werden, die mit der Senderschaltung verbunden ist. Die in den ersten, 21, und den zweiten, 22, Schaltungszweig eingefügten Bauelemente werden so gewählt, dass die Senderschaltung symmetrisch ausgeführt wird. Die Symmetrie bewirkt, dass zwischen den dritten, 13, und den fünften, 15, Schaltungspunkten eine symmetrische Ansteuerspannung anliegt. Die symmetrische Ansteuerspannung ist von einer dem Eingangssignal möglicherweise überlagerten Spannung, die an beiden Schaltungspunkten, das heißt am ersten Schaltungspunkt 11, und am zweiten Schaltungspunkt 12 vorhanden ist, unabhängig. Auf diese Art und Weise wird die Lichtquelle 20 genau in Antwort auf die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Leitern 31 und 32, die mit dem ersten, 11, beziehungsweise dem zweiten, 12, Schaltungspunkt verbunden sind, moduliert.
Am einfachsten ist diese Symmetrie zu erreichen, wenn die elektrischen Eigenschaften der zwischen unterschiedlichen Schaltungspunkten im ersten Schaltungszweig 21 liegenden Bauelemente mit den selben elektrischen Eigenschaften der Bauelemente übereinstimmen, die an korrespondierenden Positionen im zweiten Schaltungszweig 22 angeordnet sind. Dieses Ziel kann leicht erreicht werden, wenn der erste Kondensator C₁ den gleichen Kapazitätswert wie der zweite Kondensator C₂, der erste Widerstand R_M1 den gleichen Widerstandswert wie der zweite Widerstand R_M2 und der dritte Widerstand R_B1 den gleichen Widerstandswert wie der vierte Widerstand R_B2 aufweist.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sämtliche Bauelemente, die in dem entsprechenden Schaltungszweig 21, 22 zwischen dem ersten Schaltungspunkt 11 und dem vierten Schaltungspunkt 14 und zwischen dem zweiten Schaltungspunkt 12 beziehungsweise dem sechsten Schaltungspunkt 16 angeordnet sind, passive Bauelemente sein können. In dem gezeigten Fall bestehen diese Bauelemente nur aus Kondensatoren und Widerständen. Hierdurch wird ebenfalls der Einsatz von Transformatoren oder teureren magnetischen Bauelementen vermieden.
Ein geeigneter Vorstrom durch die Lichtquelle 20 wird durch die Wahl der zweiten Konstantspannung V_B, des dritten Widerstands R_B1 und des vierten Widerstands R_B2 gewählt. Der Normierungsfaktor zwischen der Spannung des symmetrischen Eingangssignals und dem Modulationsstrom durch die Lichtquelle 20 wird durch geeignete Wahl des ersten Widerstands R_M1 und des zweiten Widerstands R_M2 ausgewählt. Der erste Kondensator C₁ und der zweite Kondensator C₂ verhindern, dass eine überlagerte Spannung in Form eines Gleichstromes zur Lichtquelle 20 gelangt.
Um zu zeigen, dass der Strom durch die Lichtquelle 20 unabhängig von einer möglichen überlagerten Spannung auf der Doppelleitung 31, 32 ist, wird Bezug auf 3 genommen. Auf 3 ist eine Ersatzschaltung der Senderschaltung nach 2 dargestellt. Als Lichtquelle 20 kann zum Beispiel eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode verwendet werden. Ein einfaches Modell einer derartigen Lichtquelle 20 ist eine unabhängige Spannungsquelle V_S in Reihe mit einem Widerstand R_S. Z_M1 entspricht dem ersten Kondensator C₁ in Reihe mit dem ersten Widerstand R_M1. In korrespondierender Weise entspricht Z_M2 dem zweiten Kondensator C₂ in Reihe mit dem zweiten Widerstand R_M2. Auf 2 sind außerdem sowohl die Ströme I₁, I₂ und I_S als auch die Spannungen V₁, V₂, U₁ und U₂ markiert.
Mit Bezug auf 3 können die folgenden Gleichungen aufgestellt werden.
Weil die Senderschaltung symmetrisch aufgebaut ist, sind auch die folgenden Gleichsetzungen zulässig. RS = RS1 = RS2 (6) ZM = ZM1 = ZM2 (7)
Mit Hilfe von (1) bis (7) lässt sich der folgende Ausdruck ableiten.
Aus (8) geht hervor, dass der Strom durch die Lichtquelle nur von der Differenz zwischen V₂ und V₁ abhängt. Wenn zum Beispiel beide Spannungen V₂ und V₁ plötzlich ansteigen, zum Beispiel um 100 V, wird der Strom durch die Lichtquelle nicht beeinflusst.
Um den Vorstrom festzulegen, können V₂ und V₁ so eingestellt werden, dass sie gleich groß sind (V₂ = V₁). Daraus läßt sich folgendes ableiten.
Wenn vorausgesetzt wird, dass Z_M aus einem Widerstand in Reihe mit einem Kondensator besteht, wie dies auf 2 dargestellt ist, dann geht Z_M bei der Frequenz 0 Hz gegen Unendlich. Daraus erhält man den folgenden Ausdruck, wenn Z_M bei der Frequenz 0 Hz gegen Unendlich geht.
Der Ausdruck (10) stellt somit den Gleichstrom (den Vorstrom) durch die Lichtquelle dar. Der Modulationsstrom ergibt sich aus dem Gesamtstrom (8) nach Subtrahieren des Vorstroms (9). Der Modulationsstrom ist somit:
Um ein Zahlenbeispiel heranzuziehen, kann zum Beispiel angenommen werden, dass als Lichtquelle eine Laserdiode mit V_S = 1,6 V und R_S = 30 Ohm verwendet wird. Darüber hinaus kann man zum Beispiel annehmen, dass V_B = +5 V ist. Wenn zum Beispiel ein Vorstrom von 8 mA gewünscht wird, erhält man mit Hilfe von (10)
RB = 197,5 Ohm.
Wenn man voraussetzt, dass bei einer Spannungsdifferenz von 1 V zwischen V₁ und V₂ der Modulationsstrom 1 mA sein soll, und wenn vorausgesetzt wird, dass die Kondensatoren bei der Modulationsfrequenz als kurzgeschlossen betrachtet werden können, erhält man R_M mit Hilfe von (11) als
R_M = 450,8 Ohm.
Schließlich muss noch R_T so festgelegt werden, dass die Gesamtimpedanz an die symmetrische Eingangsimpedanz der Doppelleitung angepasst ist. Ohne R_T ergibt sich bei höheren Frequenzen (Z_M = R_M) die Eingangsimpedanz aus
Wenn die erhaltenen Zahlenwerte eingesetzt werden, erhält man RIN = 929,6 Ohm.
Wenn zum Beispiel eine Gesamteingangsimpedanz von 100 Ohm gewünscht wird, nimmt R_T den Wert 112,1 Ohm an.
Aus dem oben beschriebenen Beispiel geht eindeutig hervor, dass die Erfindung wie vorgesehen arbeitet und dass die Schaltung auf einfache Art und Weise dimensioniert werden kann.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Senderschaltung gemäß 4 unterscheidet sich von der Senderschaltung nach 2 darin, dass der dritte Schaltungszweig 23 einen fünften Widerstand R_T1 und einen sechsten Widerstand R_T2 enthält. Diese Widerstände weisen im Wesentlichen den gleichen Wert auf. Darüber hinaus ist der dritte Schaltungszweig 23 mit einer dritten Konstantspannung V_C zwischen dem fünften Widerstand R_T1 und dem sechsten Widerstand R_T2 angeordnet. Zusätzlich enthält die Senderschaltung einen Transientenschutz 27, der so ausgelegt ist, dass er die Lichtquelle 20 vor unerwünschten Spannungsimpulsen schützt. Darüber hinaus enthält der erste Schaltungszweig 21 der Senderschaltung einen dritten Kondensator C₃. Der zweite Schaltungszweig 22 enthält einen vierten Kondensator C₄. Um eine ausreichende Symmetrie zu erreichen, weist der dritte Kondensator C₃ zweckmäßigerweise den gleichen Wert auf wie der vierte Kondensator C₄.
Der Transientenschutz 27 kann auf verschiedene Arten realisiert werden, die dem Fachmann bekannt sind. Zum Beispiel können Dioden oder Zenerdioden verwendet werden, um die Spannung zu begrenzen, wenn diese außerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Mit Hilfe des dritten Kondensators C₃ und des vierten Kondensators C₄ wird das Signal wechselspannungsmäßig eingekoppelt, bevor es zum Transientenschutz 27 gelangt. Mit Hilfe der dritten Konstantspannung V_C und des fünften und sechsten Widerstandes R_T1 und R_T2 wird sichergestellt, dass das Eingangssignal auf die dritte Konstantspannung V_C aufgestockt ist, die auf den Transientenschutz 27 abgeglichen wird. Damit wird erreicht, dass der Transientenschutz 27 die Spannung nur begrenzt, wenn unnormale Spannungen auftreten. Mit Hilfe der dritten Konstantspannung V_C und des fünften und sechsten Widerstandes R_T1 und R_T2 werden auch Reflexionen und andere Probleme verringert, weil ein sogenannter Gleichtaktabschluss erzielt wird, dies bedeutet, auf den beiden Leitern vorhandene Gleichtaktsignale werden eliminiert.
Auf 5 ist das Prinzip der Erfindung dargestellt. Wie dies auf 5 durch gestrichelte Linien dargestellt ist, kann die Senderschaltung weitere Querverbindungen zwischen dem ersten Schaltungszweig 21 und dem zweiten Schaltungszweig 22 aufweisen. Die Senderschaltung kann sogar aktive Bauelemente enthalten. Vorzugsweise werden jedoch passive Bauelemente verwendet. Was die für den Normalbetrieb der Senderschaltung wichtigen Bauelemente betrifft, werden diese vorzugsweise so angeordnet, dass die Senderschaltung spiegelsymmetrisch in bezug auf eine Symmetrielinie 36 aufgebaut wird, die durch die Mitte möglicher Querschaltungen geht. Mit dieser Maßnahme werden die oben beschriebenen Vorzüge der Erfindung auf einfache Weise erreicht. Bestimmte spezielle Bauelemente, die auf die normale Funktion keinerlei Einfluss ausüben, zum Beispiel ein Transientenschutz, müssen nicht spiegelsymmetrisch angeordnet werden. Dabei ist auch anzumerken, dass die Senderschaltung weitere Bauelemente enthalten kann. So kann die Senderschaltung zum Beispiel mit einem Tiefpassfilter versehen sein, um hochfrequente Signale daran zu hindern, die Lichtquelle zu erreichen.
Die Erfindung weist einige Vorzüge auf, die weiter oben bereits beschrieben wurden. Das Eingangssignal muss nicht in ein unsymmetrisches Signal gewandelt werden. Dies bedeutet unter anderem, dass die Spannungen an den Punkten 13 und 15 gegenphasig sind, woraus folgt, dass Störungen, die andere Bauelemente erreichen könnten, schwach sein werden, weil derartige, von den Punkten 13 und 15 ausgehende Störungen dazu tendieren, sich gegenseitig aufzuheben.
Eine erfindungsgemäße Senderschaltung kann in geeigneter Weise einen Teil eines Gerätes bilden, das zuhause oder an einem Arbeitsplatz angeordnet ist, um elektrische Signale, zum Beispiel von einem Computer, in optische Signale zu wandeln, die über einen Lichtwellenleiter übertragen werden. Ein derartiges Gerät kann vorteilhafterweise in, oder an einer Wand in einem Raum angeordnet werden. Die erfindungsgemäße Senderschaltung kann auch Teil eines zentral angeordneten Gerätes sein, das optische Signale in eine oder mehrere Lichtwellenleiter einkoppelt, um diese Signale in ein Haus oder an einen anderen Ort zu übertragen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele, sondern kann im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche verändert werden.

Claims

Senderschaltung mit einer Lichtquelle (20), dafür ausgelegt, die Lichtquelle (20) so zu betreiben, dass diese optische Kommunikationssignale aussendet, in Antwort auf elektrische Eingangssignale, die an einem ersten (11) und einem zweiten (12) Schaltungspunkt anliegen, wobei zwischen diesen Schaltungspunkten ein symmetrisches elektrisches Eingangssignal anliegen soll, wobei die Senderschaltung einen ersten Schaltungszweig (21) umfasst, der sich vom ersten Schaltungspunkt (11) über einen dritten Schaltungspunkt (13) zu mindestens einem vierten Schaltungspunkt (14) erstreckt, und wobei die Senderschaltung einen zweiten Schaltungszweig (22) umfasst, der sich vom zweiten Schaltungspunkt (12) über einen fünften Schaltungspunkt (15) zu mindestens einem sechsten Schaltungspunkt (16) erstreckt, wobei die Lichtquelle (20) zwischen dem dritten Schaltungspunkt (13) und dem fünften Schaltungspunkt (15) angeschlossen ist, wobei Bauelemente, die sich in den ersten (21) und den zweiten (22) Schaltungszweigen befinden, so ausgesucht wurden, dass die Senderschaltung eine derartige Symmetrie aufweist, dass unter normalen Betriebsbedingungen eine symmetrische Ansteuerspannung zwischen den Schaltungspunkten (13) und (15) anliegt, wobei die symmetrische Ansteuerspannung lediglich von der Spannungsdifferenz zwischen den ersten (11) und zweiten (12) Schaltungspunkten abhängt, wobei auch der durch die Lichtquelle (20) fließende Modulationsstrom lediglich von der besagten Spannungsdifferenz abhängt.
Senderschaltung nach Anspruch 1, wobei die ersten (21) und zweiten (22) Schaltungszweige spiegelsymmetrisch aufgebaut sind, derart, dass die elektrischen Eigenschaften der Bauelemente, die im ersten Schaltungszweig (21) angeordnet sind, mit den selben elektrischen Eigenschaften der Bauelemente korrespondieren, die im zweiten Schaltungszweig (22) angeordnet sind.
Senderschaltung nach Anspruch 1 oder 2, die derart angeordnet ist, dass eine erste Konstantspannung (V_A) am vierten Schaltungspunkt (14) anliegt und eine zweite Konstantspannung (V_B) am sechsten Schaltungspunkt (16) anliegt.
Senderschaltung nach Anspruch 3, die so ausgelegt ist, dass mindestens eine der besagten ersten (V_A) und zweiten (V_B) Konstantspannungen einstellbar ist.
Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen ersten Kondensator C₁, der im ersten Schaltungszweig (21) zwischen den ersten (11) und dritten (13) Schaltungspunkten angeordnet ist, und einen zweiten Kondensator C₂, der im zweiten Schaltungszweig (22) zwischen den zweiten (12) und fünften (15) Schaltungspunkten angeordnet ist, wobei der erste Kondensator (C₁) und der zweite Kondensator (C₂) im wesentlichen den selben Wert aufweisen.
Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen ersten Widerstand (R_M1), der im ersten Schaltungszweig (21) zwischen dem ersten (11) und dritten (13) Schaltungspunkt angeordnet ist, und einen zweiten Widerstand (R_M2), der im zweiten Schaltungszweig (22) zwischen dem zweiten (12) und fünften (15) Schaltungspunkt angeordnet ist, wobei der erste Widerstand (R_M1) und der zweite Widerstand (R_M2) im wesentlichen den selben Wert aufweisen.
Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen dritten Widerstand (R_B1), der im ersten Schaltungszweig (21) zwischen dem dritten (13) und vierten (14) Schaltungspunkt angeordnet ist, und einen vierten Widerstand (R_B2), der im zweiten Schaltungszweig (22) zwischen dem fünften (15) und sechsten (16) Schaltungspunkt angeordnet ist, wobei der dritte Widerstand (R_B1) und der vierte Widerstand (R_B2) im wesentlichen den selben Wert aufweisen.
Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sämtliche Bauelemente, die im ersten (21) und zweiten (22) Schaltungszweig angeordnet sind, passive Bauelemente sind.
Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen dritten Schaltungszweig (23), der sich zwischen einem Schaltungspunkt (17) am ersten Schaltungszweig (21) und dem korrespondierenden Schaltungspunkt (18) am zweiten Schaltungszweig (22) erstreckt, wobei der dritte Schaltungszweig (23) mindestens einen fünften Widerstand (R_T) aufweist, der so ausgelegt ist, dass er als Abschlusswiderstand wirkt.
Senderschaltung nach Anspruch 9, wobei der dritte Schaltungszweig (23) einen fünften Widerstand (R_T1) und einen sechsten Widerstand (R_T2) enthält, die im wesentlichen den selben Wert aufweisen und die so ausgelegt sind, dass sie gemeinsam als Abschlusswiderstand wirken, wobei die Senderschaltung so ausgelegt ist, dass eine dritte Konstantspannung (V_C) zwischen dem fünften Widerstand (R_T1) und dem sechsten Widerstand (R_T2) des dritten Schaltungszweiges (23) anliegt.
Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen Transientenschutz (27), der mit dem ersten Schaltungszweig (21) und dem zweiten Schaltungszweig (22) verbunden ist, der so ausgelegt ist, dass er die Lichtquelle (20) vor unerwünschten Spannungsimpulsen schützt.
Senderschaltung nach einem der Ansprüche 5, 10 oder 11, umfassend einen dritten Kondensator (C₃), der am ersten Schaltungszweig (21) zwischen dem ersten Schaltungspunkt (11) und dem ersten Kondensator (C₁) angeordnet ist, und einen vierten Kondensator (C₄), der im wesentlichen den selben Wert wie der dritte Kondensator (C₃) aufweist und der im zweiten Schaltungszweig (22) zwischen dem zweiten Schaltungspunkt (12) und dem zweiten Kondensator (C₂) angeordnet ist, wobei sich der dritte Schaltungszweig (23) zwischen einem Schaltungspunkt (17) im ersten Schaltungszweig (21), der zwischen dem ersten Kondensator (C₁) und dem dritten Kondensator (C₃) liegt und einem Schaltungspunkt (18) im zweiten Schaltungszweig (22), der zwischen dem zweiten Kondensator (C₂) und dem vierten Kondensator (C₄) liegt, erstreckt.
Kommunikationssystem, umfassend mindestens ein Paar (30) elektrischer Leiter (31, 32), die dafür ausgelegt sind, ein symmetrisches elektrisches Signal zu leiten, einen optischen Leiter (35), der dafür ausgelegt ist, dieses Signal in optischer Form zu leiten, eine Senderschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Empfangseinheit, wobei das Paar elektrischer Leiter (31, 32) mit dem ersten (11) und dem zweiten (12) Schaltungspunkt verbunden ist, der optische Leiter (35), dafür ausgelegt ist, das von der Lichtquelle (20) ausgesandte Licht zu empfangen und zu leiten und die Empfangseinheit dafür ausgelegt ist, das Licht von dem optischen Leiter (35) zu empfangen.