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Die Erfindung betrifft ein Speisegerät zum Versorgen einer Anordnung
mit elektrischer Energie, mit zumindest einem Testeingang zum Empfangen eines
Testsignals, das von einer Variablen abhängt, die selbst von der der Anordnung zugeführten
Leistung abhängt, wobei der Testeingang mit einem ersten Eingang einer
Vergleichsschaltung verbunden ist, von der ein zweiter Eingang mit einem Generator verbunden
ist, der eingerichtet ist, ein Bezugssignal zu generieren, das ein Maß für einen
gewünschten Wert der genannten Variablen ist, wobei ein Ausgang der
Vergleichsschaltung mit einem Steuerungsglied verbunden ist, das die der Anordnung von dem
Speisegerät zugeführte Leistung so steuert, daß die genannte Variable im wesentlichen gleich
dem gewünschten Wert ist.
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Ein Beispiel für ein solches Speisegerät wird in Philips Technical Review
39 (1980), No. 2, 5.37-47 beschrieben, insbesondere anhand von Fig. 14. Das
bekannte Speisegerät ist dazu bestimmt, einen Halbleiterlaser zu versorgen, wobei eine
Photodiode, die in der gleichen Umhüllung untergebracht ist wie der Laser, einen Photostrom
erzeugt, der dem Lichtstrom des Lasers proportional ist und der das Testsignal bildet.
Die dem Laser zugeführte Leistung kann in dem bekannten Speisegerät so gesteuert
werden, daß der von der Photodiode (Monitor) erzeugte Strom bei einem gewünschten
Wert konstant bleibt. Die Steuerung nur einer Variablen bedeutet jedoch das Risiko, daß
der Wert einer anderen Laservariablen nicht mehr in dem gewünschten Gebiet liegt
oder, noch schlimmer, nicht mehr in dem sicheren Bereich. Ansteuern einer
Halbleiterlaserdiode über den sicheren Arbeitsbereich hinaus kann den Laser leicht zerstören. Für
einen sicheren Betrieb eines Lasers wäre es daher wünschenswert, die dem Laser
zugeführte Leistung so zu steuern, daß mehr als eine der Laservariablen auf oder nahe
einem gewünschten Wert gehalten wird. Zusätzlich zu dem genannten Monitorstrom
sind solche Variablen beispielsweise der Laserstrom und die Laserspannung und die
Strahlungsleistung des Lasers. In der Praxis ist dies jedoch nicht gut möglich, weil die
verschiedenen Variablen miteinander in ziemlich komplexer Weise zusammenhängen.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Speisegerät der dargelegten
Art zu verschaffen, das es ermöglicht, eine Variable auf einem gewünschten Wert zu
halten, während die anderen Variablen zumindest innerhalb Grenzen gehalten werden,
die als sicher betrachtet werden.
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Um dies zu erreichen, ist das erfindungsgemäße Speisegerät dadurch
gekennzeichnet daß das Speisegerät zumindest zwei Testeingänge mit zugehörigen
Vergleichsschaltungen umfaßt, wobei der Generator eine Anzahl Bezugssignale generiert,
die der Anzahl Testeingänge entspricht, wobei das Steuerungsglied die der Anordnung
von dem Speisegerät zugeführte Leistung so steuert, daß zumindest eine der den
Testsignalen entsprechenden Variablen im wesentlichen gleich dem für die betreffende
Variable gewünschten Wert ist, wobei die anderen den Testsignalen entsprechenden
Variablen von den zugehörigen gewünschten Werten nur in einem zuvor bestimmten Sinn
abweichen.
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Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Speisegeräts kann eine im
wesentlichen willkürlich gewählte Variable auf dem gewünschten Wert gehalten werden,
wobei die anderen Variablen beispielsweise alle unter dem gewünschten Wert bleiben,
so daß Uberschreiten des genannten Wertes und eines höheren gefährlichen Wertes
ausgeschlossen wird. Wenn eine Abweichung einer Variable auf einen Wert unterhalb
eines gegebenen Wertes als riskant betrachtet wird, sollte das Steuerungsglied natürlich
so eingerichtet sein, daß die betreffende Variable immer oberhalb eines eingestellten
Wertes bleibt, der höher ist als der "riskante" Wert.
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Das Steuerungsglied kann beispielsweise einen geeignet programmierten
Mikroprozessor umfassen, der entscheidet, welche Variable auf dem gewünschten Wert
gehalten werden muß, um die anderen Variablen unter (oder über) dem gewünschten
Wert zu halten. Dieser Mikroprozessor kann auch die Einstellung der gewünschten
Variablen und das überwachen der anderen Variablen steuern.
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Eine Ausführungsform, in der das Steuerungsglied ohne Mikroprozessor
ausgeführt sein kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerungsglied eine Anzahl
von Halbleiterdioden umfaßt, die der Anzahl Testeingänge entspricht, wobei jede
Halbleiterdiode einen ersten und einen zweiten Anschluß umfaßt, wobei die ersten
Anschlüsse
miteinander und mit einer Stromquellenschaltung verbunden sind, wobei jeder zweite
Anschluß mit dem Ausgang einer der Vergleichsschaltungen verbunden ist. Ein so
ausgeführtes Steuerungsglied erfüllt die gestellten Anforderungen, ohne weitere Steuerung
zu erfordern. Wenn festgelegt ist, daß die Variablen, die nicht auf dem gewünschten
Wert gehalten werden, unterhalb des gewünschten Wertes bleiben sollen, muß der erste
Anschluß jeder der Halbleiterdioden ein Anodenanschluß sein.
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Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speisegerätes, die für eine
Vielzahl von Anwendungen geeignet ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die von den
Testsignalen repräsentierten Variablen eine an die Anordnung gelegte elektrische
Spannung und einen von der Anordnung aufgenommenen elektrischen Strom enthalten.
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Eine Ausführungsform, die insbesondere geeignet ist, einen Halbleiterlaser
mit elektrischer Energie zu versorgen, ist auch dadurch gekennzeichnet, daß die von
den Testsignalen repräsentierten Variablen auch die Strahlungsleistung des Lasers und
ein von einem mit dem l-aser verbundenen Monitor erzeugtes Signal enthalten.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen
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Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines
erfindungsgemäßen Speisegeräts,
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Fig. 2 ein Schaltbild eines Steuerungsgliedes für das Speisegerät von
Fig. 1,
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Fig. 3 eine graphische Darstellung, die die Funktionsweise des
Steuerungsgliedes von Fig. 2 erläutert,
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Fig. 4 ein Schaltbild eines Bezugssignalgenerators zur Verwendung in
dem Speisegerät von Fig. 1,
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Fig. 5 ein Schaltbild einer Testschaltung zur Verwendung in dem
Speisegerät von Fig. 1,
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Fig. 6 ein Schaltbild einer Vergleichsschaltung zur Verwendung in dem
Speisegerät von Fig. 1,
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Fig. 7 ein Schaltbild einer Endstufe zur Verwendung in dem Speisegerät
von Fig. 1 und
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Fig. 8 eine graphische Darstellung mit Kennlinien eines Halbleiterlasers,
um die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Speisegeräts zu erläutern.
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Das in Form eines Blockschaltbildes in Fig. 1 dargestellte Speisegerät
dient zur Versorgung einer Anordnung 1 mit elektrischer Energie. Die Anordnung 1
kann beispielsweise ein Halbleiterlaser sein. Das Speisegerät umfaßt eine Testschaltung
3, die in der vorliegenden Ausführungsform vier Testeingänge 5a, 5b, 5c, 5d umfaßt,
die Testsignale aus der Anordnung 1 empfangen können. Der Wert jedes Testsignals ist
von einer Variablen abhängig, die selbst von der der Anordnung 1 zugeführten Leistung
abhängt. Die Testschaltung 3 besteht aus vier Abschnitten 3a bis 3d, von denen jeder
mit einem der vier Testeingänge 5a bis 5d verbunden ist. Der Ausgang jedes Abschnitts
3a .... 3d ist mit einem ersten Eingang 7a .... 7d einer Vergleichsschaltung 9a .... 9d
verbunden, von der ein zweiter Eingang 11a .... 11d mit einem Generator 13 verbunden
ist, der eingerichtet, ist ein Bezugssignal zu generieren, das ein Maß für einen
gewünschten Wert der betreffenden Variablen ist. Der Ausgang jeder Vergleichsschaltung
9a ... 9d ist mit einem Eingang 15a .... 15d eines Steuerungsgliedes 17 verbunden, das
über eine Endstufe 19 die der Anordnung 1 zugeführte Leistung steuert, so daß
zumindest eine der den Testsignalen entsprechenden Variablen im wesentlichen gleich dem für
die betreffende Variable gewünschten Wert ist, wobei die anderen den Testsignalen
entsprechenden Variablen nicht größer sind als der relevante gewünschte Wert.
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Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Ausführungsform des
Steuerungsgliedes 17. Den Eingängen 15a ... 15d werden "harte" Spannungen U&sub1; ... U&sub4; zugeführt,
das heißt Spannungen, die aus Spannungsquellen ohne inneren Widerstand stammen.
Dies wird symbolisch durch Einheitsverstärker .1.... 21d dargestellt, die den
Eingängen 15a ... 15d vorangehen. Auch wird ein Einheitsverstärker 25 als mit dem Ausgang
23 des Steuerungsgliedes 17 verbunden dargestellt, um so anzudeuten, daß die Schaltung
von der Impedanz am Ausgang nicht belastet wird.
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Das Steuerungsglied 17 umfaßt vier Halbleiterdioden 27a ... 27d, von
denen jede einen ersten und einen zweiten Anschluß umfaßt. In der dargestellten
Ausführungsform ist der erste Anschluß der Anodenanschluß und der zweite Anschluß der
Kathodenanschluß. Die ersten Anschlüsse werden miteinander und mit einer
Stromquellenschaltung 29 verbunden. Jeder der zweiten Anschlüsse ist mit einem der Eingänge
15a ... 15d verbunden.
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Um die Erläuterung der Funktionsweise der Schaltung zu vereinfachen,
wird zunächst die Beschränkung eingeführt, daß es nur zwei Eingangsspannungen U&sub1;
und U&sub2; gibt. Die Stromquelle 29 führt den Dioden 27a und 27b einen konstanten Strom
Icc zu. Abhängig von den angebotenen Spannungen U&sub1; und U&sub2; wird der Strom über die
beiden Dioden verteilt, so daß ein Strom I&sub1; durch die Diode 27a fließt und ein Strom I&sub2;
durch die Diode 27b. Die Ausgangsspannung U&sub0; ist somit definiert. Wenn die Dioden
27a und 27b als ideal und vollständig identisch angenommen werden, gelten die
folgenden Gleichungen:
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Hierin stellt Isat den Sättigungsstrom der Dioden dar, ist q die Elektronenladung, k die
Boltzmann-Konstante und T die absolute Temperatur. Die Ausgangsspannung U&sub0; kann
daraus bestimmt werden:
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Fig 3 stellt graphisch die Übertragung des Steuerungsgliedes dar. Der Deutlichkeit
halber wird nur eine Eingangsspannung, nämlich die Eingangsspannung U&sub1; in dem
vorliegenden Fall, verändert. Die andere Eingangsspannung U&sub2; wird auf einem
beliebigen Wert konstant gehalten. Abhängig von der relativen Lage der Eingangsspannungen
können in der Übertragungsfunktion drei Gebiete unterschieden werden.
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1. U&sub1; < U&sub2;
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In Formel (4) kann das Exponentialglied mit U&sub1; in bezug auf U&sub2; vernachlässigt werden.
Das konstante Glied mit Icc nähert sich sehr gut der Spannung an der Diode UD an,
wenn die Diode den vollständigen Strom Icc führt. Dies gilt, weil für Siliciumdioden das
zusätzliche Glied mit Isat im Nenner vollständig bezüglich des Gliedes mit Icc
vernachlässigt werden kann. Daher verändert sich die Ausgangsspannung U&sub0; linear als Funktion
der Eingangsspannung U&sub1; und ist von der Eingangsspannung U&sub2; unabhängig:
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U&sub0; - U&sub1; + UD (5)
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2. U&sub1; U&sub2;
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Dieses Spannungsgebiet bildet ein Übergangsgebiet. In diesem Fall kann die Formel (4)
nicht vereinfacht werden, und der Wert der Ausgangsspannung muß durch Berechnung
bestimmt werden. Alle individuellen Glieder sind stetig und können differenziert
werden, so daß der Übergang gleitend ist:
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Wenn das Übergangsgebiet als das Gebiet definiert ist, in dem die
Diodenströme nicht um mehr als einen Faktor 100 abweichen, beträgt das gesamte
Übergangsgebiet vor Siliciumdioden ungefähr 2(kT/q)1n0,01 230 mV.
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3. U&sub1; > U&sub2;
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Weil die Formel (4) bezüglich der Eingangsspannungen symmetrisch ist, folgt aus dem
Auswechseln der Indizes, daß die Ausgangsspannung U&sub0; sich linear als Funktion der
Eingangsspannung U&sub2; ändert und von der Eingangsspannung U&sub1; unabhängig ist.
Weil U&sub2; konstant angenommen wird, wird U&sub0; konstant sein:
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U&sub0; = U&sub2; + UD
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Wenn sich beide Eingangsspannungen ändern, wird die Ausgangsspannung
U&sub0; der niedrigsten Eingangsspannung bei einem Spannungsabstand gleich UD folgen.
Die beschriebene Veränderung der Ausgangsspannung U&sub0; als Funktion der
Eingangsspannungen wird in Fig. 3 graphisch dargestellt. Es wird deutlich sein, daß die
Ausgangsspannung nahezu immer gleich der kleineren der beiden Eingangsspannungen ist,
außer für die Diodenspannung UD, die jedoch konstant ist und bekannt und für die
daher in einfacher Weise eine Korrektur durchgeführt werden kann. Allein im
Übergangsgebiet ist die Ausgangsspannung nicht genau gleich einer der beiden
Eingangsspannungen, aber sie ist niemals größer als die kleinere dieser Eingangsspannungen.
Somit wird die Anordnung 1 nicht gefährdet, und ein großer Vorteil des
Übergangsgebiets besteht darin, daß beim Übergang keine Spannungsspitzen auftreten, wie es bei
einem abrupten Umschalten der Fall wäre.
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Die Übertragungsfunktion ist oben für zwei Eingangsvariable beschrieben
worden. Es kann jedoch in einfacher Weise gezeigt werden, daß das beschriebene
Berechnungsverfahren auf eine willkürliche Anzahl Eingangsvariable angewendet werden
kann. Die allgemeine Formel für die Ausgangsspannung kann dann geschrieben werden
als:
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Außer für die konstante Diodenspannung UD wird daher außerhalb der
Übergangsgebiete, wo die Ausgangsspannung sich allmählich von der einen zu anderen
Eingangsspannung ändert, die Ausgangsspannung U&sub0; durch das Minimum der angebotenen
Eingangsspannungen gegeben:
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U&sub0; = min (U&sub1;, U&sub2;, ..., UN)+UD (8)
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Die Wirkung des konstanten Gliedes UD kann durch Verringern
beispielsweise der Eingangsspannungen um einen Betrag UD eliminiert werden, bevor diese den
Eingängen des Steuerungsgliedes angeboten werden. Eine andere Möglichkeit besteht in
der Verringerung der Ausgangsspannung U&sub0; um diesen Betrag. Weil jedoch das
Steuerungsglied 17 selbst Teil einer geschlossenen Rückkopplungsschleife ist (siehe Fig. 1),
wird der Effekt von UD durch Division durch die Schleifenverstärkung der
Rückkopplungsschleife reduziert werden.
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Fig. 4 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform des
Bezugssignalgenerators 13. Bei Verwendung einer Zenerdiode 31 und eines Operationsverstärkers 33 wird
eine stabilisierte Bezugsspannung Uref aus einer Speisespannung UB gebildet. Aus UREF
können mit Hilfe von vier genauen Potentiometern 35a, 35b, 35c und 35d vier
Bezugssignale Is, Us, Ms und Ls gebildet werden. Wenn die Anordnung 1 ein Halbleiterlaser
ist, können Is und Us gewünschte Werte des Stroms I durch den Laser und die
Spannung U am Laser darstellen. Ms und Ls stellen dann gewünschte Werte der
Ausgangssignale M und L einer Photodiode dar, die als Monitor dient und in der Umhüllung des
Lasers untergebracht ist, bzw. eines den Lichtstrom des Lasers messenden Sensors.
Parallel zur Zenerdiode 31 ist ein Kondensator 32 geschaltet, und ein Widerstand 34 ist
zwischen die Speisespannung UB und der genannten Parallelschaltung geschaltet. Die
Zeitkonstante der von dem Kondensator 32 und dem Widerstand 34 gebildeten
Kombination ermöglicht es, die Bezugsspannung UREF und die daraus abgeleiteten
Bezugssignale
mit einer vorbestimmten Rate vom Wert Null aus auf den Arbeitspunkt zu
regeln. Die Paralleischaltung aus der Zenerdiode 31 und dem Kondensator 32 ist mit dem
positiven Eingang des Operationsverstärkers 33 verbunden. Wenn ein externes Signal
diesem positiven Eingang überlagert wird, können die Bezugssignale eventuell moduliert
werden. Die Bezugssignale können im Prinzip eine beliebige Form haben; es können
auch Wechselspannungen sein.
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Fig. 5A und B zeigen ein Schaltbild einer Ausführungsform einer
Testschaltung 3 zum Erhalten von Testsignalen Im, Um, Mm und Lm, die die Variablen I,
U, M und L darstellen. Diese Testschaltung umfaßt vier Abschnitte 3a ... 3d. Der
Deutlichkeit halber werden die Abschnitte 3a und 3d zusammen mit dem Halbleiterlaser
in Fig. 5A gezeigt, wobei die Abschnitte 3c und 3d in Fig. 5B zusammen mit dem
Halbleiterlaser gezeigt werden. Der Halbleiterlaser wird in beiden Figuren mit dem
Bezugszeichen 37 bezeichnet.
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Der erste Abschnitt 3a umfaßt einen Meßwiderstand 39, der mit dem
Laser 37 in Reihe geschaltet ist. Die Spannung an diesem Widerstand, die proportional
zum Laserstrom I ist, wird mittels eines Operationsverstärkers 41 in das Testsignal Um
umgesetzt.
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Der zweite Abschnitt 3b umfaßt zwei Verbindungen 43 und 45, die mit
der Anode bzw. der Kathode des l-asers 37 verbunden sind. Die Laserspannung U kann
somit stromlos gemessen werden, so daß der Spannungsabfall an den Zuführleitungen
des Lasers eliminiert wird (Vierpunktmessung). Bei Verwendung eines
Operationsverstärkers 47 wird die Diodenspannung U in das Testsignal Um umgesetzt.
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Wie bereits in dem zitierten Artikel in Philips Technical Review 39
(1980), Nummer 2, S. 37-47 beschrieben worden ist, ist der Halbleiterlaser 37
zusammen mit einer Photodiode 49, die als Monitor dient, in einer üblichen Umhüllung 51
untergebracht (siehe Fig. 5B). Diese Photodiode ist ein Teil des dritten Abschnitts 3c
und detektiert einen Lichtstrom M, der an der Rückseite des l-asers 37 austritt. Der so
von der Photodiode 49 gelieferte Strom wird mittels eines Operationsverstärkers 53 in
das Testsignal Mm umgewandelt.
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Der vierte Abschnitt 3d der Testschaltung 3 umfaßt eine Photodiode 55,
die außerhalb der Umhüllung 51 angeordnet ist und den von dem Laser 37 erzeugten
Lichtstrom detektiert. Der von der Photodiode 55 generierte Strom wird mittels eines
Operationsverstärkers 57 in das Testsignal Lm umgesetzt.
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Fig. 6 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer der
Vergleichsschaltungen 9a .... 9d. Nur die erste Vergleichsschaltung 9a wird gezeigt, weil die
anderen Vergleichsschaltungen 9b ... 9d hiermit identisch sind. Die dargestellte
Vergleichsschaltung 9a umfaßt zwei Eingänge 11a und 7a, die das Strombezugssignal 18 bzw. das
Stromtestsignal Im empfangen. Diese Eingänge sind mit dem positiven bzw. dem
negativen Eingang eines Differenzverstärkers 59 verbunden, dessen Ausgang ein Fehlersignal
U&sub1; erzeugt, das die Differenz Is-Im repräsentiert. Die anderen Vergleichsschaltungen
9b ... 9d erzeugen Ausgangssignale U&sub2; ... U&sub4;, die die Differenzen Us - Um, Ms - Mm
bzw. Ls - Lm repräsentieren. Die Ausgangssignale U&sub1; ... U&sub4; bilden die Eingangssignale
für das Steuerungsglied 17, das die Steuerungsspannung U&sub0; für den Halbleiterlaser 37
liefert. Die Ausgangssignale U&sub1; ... U&sub4; der Differenzverstärker 59 sind "harte"
Spannungen, so daß die Einheitsverstärker 21a ... 21d, die in Fig. 2 gezeigt werden, in
Wirklichkeit entfallen können.
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Die Steuerungsspannung U&sub0; wird an den Eingang der Endstufe 19 gelegt,
von der in Fig. 7 eine Ausführungsform als Schaltbild gezeigt wird. Die Endstufe 19 ist
notwendig, um zu garantieren, daß der Steuerungsspeicher 17 (Fig. 2) nicht von dem
dem Halbleiterlaser 37 zuzuführenden Strom belastet wird. Daher umfaßt die Endstufe
19 einen Ausgangstransistor 61, der einen adäquaten Strom liefern kann, so daß der
Einheitsverstärker 25, der in Fig. 2 gezeigt wird, in Wirklichkeit auch entfallen kann.
Der Ausgangstransistor 61 wird von einem Operationsverstärker 63 gesteuert, dem die
Steuerungsspannung U&sub0; zugeführt wird und der den Ausgang 23 des Steuerungsgliedes
17 nicht belastet. Der Ausgangstransistor 61 und der Meßwiderstand 39 (siehe auch Fig.
5A), über den der l-aserstrom gemessen wird, sind in der Rückkopplungsschleife des
Operationsverstärkers 63 enthalten, so daß Spannungsabfälle an diesen Komponenten die
Lasersteuerung selbst nicht beeinflussen. Die Spannung an dem Laser 37 wird mittels
einer Vierpunktsmessung gemessen, so wie beschrieben, so daß der Spannungsabfall
infolge des Widerstandes der Zuführleitungen wiederum eliminiert wird.
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Fig. 8 zeigt ein Beispiel für die Kennlinien einer Halbleiterlaserdiode. Die
Kurven 65, 67 und 69 repräsentieren die Veränderung der Laserspannung U, der
Strahlungsleistung L bzw. des Monitorsignals M als Funktion des Laserstroms I. Die
Bezugswerte Is, Us, Ls und Ms werden auch dargestellt. Bei Verwendung des beschriebenen
Speisegeräts wird der Laserstrom I auf einen Wert Im eingestellt, für den keine der
genannten vier Variablen größer als der betreffende Bezugswert ist, wobei eine der
genannten Variablen, in diesem Falle L, tatsächlich gleich dem Bezugswert ist (Lm =
Ls). Wenn der Bezugswert Ls durch Veränderung der Einstellung des Potentiometers
35d erhöht wird (Fig. 4), wird der Laserstrom I ansteigen, bis eine der anderen
Variablen nahezu gleich dem Bezugswert ist, beispielsweise Mm = Ms. In dem Übergangs
gebiet sind sowohl L als auch M ungefähr gleich dem zugehörigen Bezugswert, und in
jedem Fall ist keine der vier Variablen größer als der Bezugswert.
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Wie bereits beschrieben worden ist, ist das erfindungsgemaße Speisegerät
besonders geeignet für die Versorgung eines Halbleiterlasers mit Energie, insbesondere
in Meß- und Lebensdauertestaufbauten. Es wird jedoch deutlich sein, daß das Gerät
überall verwendet werden kann, wo zwei oder mehr Prozeßvariable zu messen und zu
steuern sind. Es sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf die Einstellung einer
Komponenten eines Gerätes oder eines Prozesses auf einen kleinsten Wert beschränkt,
wobei die Werte einer Anzahl Variablen gegeben sind. Die Funktion des
Steuerungsgliedes 17 wird auf die höchste Einstellung, wobei der Wert einen Anzahl Variablen
gegeben ist, überführt, indem einfach die Polarität der Dioden 27a ... 27d (Fig. 2) und
die Richtung des Stroms Icc umgekehrt wird. Somit ist es durch Kombination der
höchsten und der niedrigsten Einstellung innerhalb des Steuerungsgliedes 17 selbst möglich,
einen Prozeß in einem bestimmten Bereich zu steuern, bei dem die höchste und die
niedrigste Einstellung einer Anzahl von Variablen gegeben wird. Ein geeignetes
Anwendungsgebiet ist das Gebiet der elektrischen Speiseeinrichtungen, bei denen im
allgemeinen die elektrische Spannung und der Strom Variable sind. Durch Kombination der
positiven niedrigsten und der negativen höchsten Einstellung innerhalb des
Steuerungsgebiets ist es dann sogar möglich, eine sogenannte Vierquadrantenspeisung zu
realisieren. Eine Vierquadrantenspeisung ist eine Speisung, die Leistung sowohl liefern als
auch abführen kann. In diesem Zusammenhang ist die Art der zu speisenden Anordnung
unwesentlich. Insbesondere kapazitive, induktive oder negative Impedanzen können
angesteuert werden, ohne daß Stabilitätsprobleme auftreten, weil die Erfindung reelle,
nicht komplexe Meßwerte des Stroms und der Spannung verwendet. Das Speisegerät
kann auch als einstellbare I-ast für andere Speisegeräte oder andere Einrichtungen
verwendet werden.