DE69305862T2

DE69305862T2 - Hochspannungsstartmodul für laserkreisel

Info

Publication number: DE69305862T2
Application number: DE69305862T
Authority: DE
Inventors: Dale Berndt; Joseph Killpatrick
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1992-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2013-08-28
Also published as: JPH08500678A; WO1994005973A3; US5299211A; EP0657020B1; WO1994005973A2; DE69305862D1; CA2140435A1; EP0657020A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Laserkreisel und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Starten eines Laserkreisels mit hoher Spannung, die innerhalb des den Laserkreisel enthaltenden Gehäuses aus einer niedrigen Spannungsversorgung erzeugt wird.
Ringlaser-Winkelgeschwindigkeitssensoren, die oftmals als Ringlaserkreisel bezeichnet werden, sind wohlbekannt. Ein Beispiel eines Ringlaser-Winkelgeschwindigkeitssensors wird in dem US-Patent 4 751 718 gegeben, das für Hanse , et al ausgegeben wurde und das hier durch Bezugnahme mitenthalten ist. Heutige Ringlaser-Winkelgeschwindigkeitssensoren umfassen einen thermisch und mechanisch stabilen Laserblock mit mehreren miteinander verbundenen Ausnehmungen. Spiegel sind an den Enden der Ausnehmungen angeordnet, um Laserstrahlen zu reflektieren und eine geschlossene optische Wegstrecke vorzugeben.
Bekannte Hochspannungs-Spannungsversorgungen für Laserkreisel verwendeten eine externe Spannungsversorgung mit einer hohen Gleichspannung von 2.500 V, die außerhalb des Gehäuses des Laserkreisels angeordnet wurde. Die externe Versorgung erforderte Hochspannungs-Durchführungen in das Laserkreiselgehäuse über eine Hochspannungs- Durchführungsverbindung. Derartige Hochspannungs-Durchführungen sind teuer. Derartige Hochspannungs-Durchführungsverbindungen sind ebenfalls schwierig herzustellen, wenn trotzdem eine hermetische Abdichtung des Laserkreiselgehäuses erhalten bleiben soll. Vorliegende Hochspannungs-Plastikdichtungen können nur ein Vakuum bis 10&supmin;&sup6; Torr aufrechterhalten. Im Gegensatz hierzu können relativ billige Niedrigspannungs-Verbindungsdichtungen eine hermetische Abdichtung bei 10&supmin;&sup9; Torr vorgeben.
Der Leser wird über ein System informiert, das beschrieben ist in IEEE Plans 90 Position Location and Navigation Symposium Record, Las Vegas, USA, 20 - 23 März 1990, Seiten 528 - 536, JM Oelschlaeger et al: "GG1308 Ring Laser Gyro Inertial Measurement Systems - Honeywell's Low Cost Solution for technical applications", Seiten 529 - 530, "Unique product design for low cost". In diesem Dokument wird ein kleines Gleichspannungssignal auf eine 2000 V-Gleichspannungs-Startspannung in dem Hochspannungs-Leistungsversorgungsmodul verstärkt. Dies vermeidet das Erfordernis, eine externe hohe Spannung anzulegen.
Es ist daher ein Beweggrund der Erfindung, einen Laserkreisel vorzugeben, der Spannungsversorgungsleitungen enthält, die eine billige hermetische Verbindung benutzen können.
Die Erfindung gibt einen Laserkreisel-Hochspannungs-Startschaltkreis mit einem Hochspannungs-Impulsgenerator und einem Hochspannungsmodul vor, die es der externen Kreisel-Spannungsversorgung erlauben, niedrige Spannungen von +5 V und +15 V Gleichspannung bei einer billigen hermetischen Verbindung vorzugeben. Der Hochspannungs-Impulsgenerator verstärkt einen Impuls von 5 V bei einem Tastzyklus von 60 KHz, um einen Ausgang mit Impulsen von 280 V bei einem Tastzyklus von ungefähr 50% vorzugeben. Der Hochspannungs-Impulsgenerator weist erste und zweite Transistoren zur Formung eines Ausgangsimpulses auf. Der Hochspannungs-Impulsgenerator verwendet eine Hochspannungsdiode mit PN-Übergang und einem hohen Durchlaß-Spannungsabfall sowie einen Widerstandsteiler, um den ersten Transistor anzusteuern, während der erste Transistor aus der Sättigung herausgehalten wird. Der Hochspannungs-Impulsgenerator verwendet ebenfalls eine Niedrigspannungsdiode, um eine Totzone zu bilden, so daß die ersten und zweiten Transistoren niemals zur gleichen Zeit eingeschaltet sind. Der Hochspannungsmodul umfaßt zwei Hochspannungs-Blockierdioden, welche den aktiven Stromsteuerschaltkreis des Laserkreisels während des Anlaufs schützen. Zwei kleine Ballastwiderstände und ein paralleler 10-facher Spannungsmultiplizierer geben einen Ausgang mit einer Gleichspannung von mindestens 2.500 V vor. Der Hochspannungs- Startschaltkreis ist so konfiguriert, daß er ein Volumen einnimmt, welches kleiner als das Volumen eines Ringlaser-Kreiselblockes ist.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen dem Fachmann aus der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispieles, den Ansprüchen und den Zeichnungen hervor, wobei sich gleiche Bezugsziffern auf gleiche Elemente beziehen.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines Ringlaserkreisels, der die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung verwendet.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Schaltungsdiagramm eines Beispieles eines aktiven Strom-Steuerschaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines Hochspannungs-Startschaltkreises, wie er gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung vorgesehen ist.
Fig. 4 zeigt ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines Hochspannungs- Impulsgeneratorschaltkreises, wie er gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung vorgesehen ist.
Fig. 5A und 5B zeigen Impulsformen des Hochspannungs-Impulsgenerators.
Fig. 6 zeigt ein schematisches Schaltungsdiagramm eines Hochspannungsmoduls der Erfindung.
Fig. 7 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung, um eine aktive Stromsteuerung vorzugeben.
Bezug nehmend nunmehr auf Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines Ringlaserkreisels dargestellt, der die neuen Elemente der vorliegenden Erfindung verwendet. Die vorliegende Erfindung wird anhand von beispielhaften Ausführungsbeispielen erläutert. Der Fachmann wird mit dem Nutzen dieser Offenbarung vermerken, daß die Beispiele hier nur die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen und diese nicht einschränken.
Der Ringlaserkreisel 10 umfaßt eine Steuerung 100, einen Ringlaser-Kreiselblock 200, eine aktive Stromsteuerung, einen Dither-Abgriffverstärker 400, einen direkten digitalen Ditherantrieb 500, eine Weglängen-Steuereinrichtung (PLC) 600, eine Ausleseeinrichtung 700 und eine digitale Logik 800. Der Laserkreisel 10 umfaßt ferner einen Hochspannungs- Startmodul 350, der dem Laserblock 200 und der aktiven Stromsteuerung 300 Leistung zuführt. Die Steuerung 100 kann ein Mikroprozessor oder eine Mikrosteuerung sein. Eine nützliche Mikrosteuerung ist durch das Modell 80C196KC der Firma Intel vorgegeben.
Gemäß Fig. 2 ist ein detaillierteres Schaltungsdiagramm eines Beispieles einer aktiven Stromsteuereinrichtung dargestellt. Der Kreiselblock 200 ist als dreieckförmiger Block dargestellt, der zwei Anoden 201A, 201B und eine Kathode 203 besitzt. Für den Fachmann versteht es sich, daß der Ringlaser-Kreiselblock andere polygonale Formen aufweisen kann und z.B. rechteckig sein kann. Der Fachmann erkennt ebenfalls, daß verschiedene Kombinationen und Zahlen von Elektroden, einschließlich Anoden und Kathoden in dem Ringlaserkreisel verwendet werden können, ohne daß von dem Rahmen der Erfindung abgewichen wird.
Der Laserkreisel eines Ausführungsbeispieles der Erfindung umfaßt eine aktive Strom- Steuereinrichtung. Die aktive Strom-Steuereinrichtung 300 umfaßt in diesem Beispiel erste, zweite, dritte und vierte Verstärkungseinrichtungen 312, 314, 324, 326, erste und zweite Ausgangs-Transistoreinrichtungen 310, 316, erste und zweite Feldeffekt- Transistoreinrichtungen (FET) 320, 321, eine Gleichspannungs-Wandlereinrichtung 328 und eine Hochspannungs-Start-Schaltkreiseinrichtung 350. Die aktive Strom- Steuervorrichtung 300 ist an die Steuerung 100 und den Ringlaser-Kreiselblock 200 angeschlossen.
Die vierte Verstärkungseinrichtung 326 ist an ihrem invertierenden Eingang an einen Verstärkungswiderstand 327 angeschlossen. Ebenfalls an den invertierenden Eingang sind vier Eingangswiderstände 370, 372, 374 und 376 angeschlossen. Die Steuerung 100 erzeugt ein digitales Steuersignal an den vier Eingangswiderständen. Die vierte Verstärkungseinrichtung 326 arbeitet im wesentlichen als ein Digital/Analog-Wandler, wobei die vier Eingangswiderstände einem vier Bit-Eingang entsprechen, wobei der erste Eingangswiderstand 370 das signifikanteste Bit und der vierte Eingangswiderstand 376 das am wenigsten signifikante Bit darstellt. Die vierte Verstärkungseinrichtung setzt den digitalen Steuereingang von der Steuerung 100 in ein proportionales Analogsignal um, welches über den Widerstand 378 dem Knoten Vsteuer zugeführt wird. Somit kann die aktive Stromsteuerung 300 mit einer Genauigkeit von 4 Bit am Knoten Vsteuer gesteuert werden, was einer Spannungsschwankung von 10 V bis 5 V am Knoten Vsteuer entspricht.
Vsteuer ist ferner an die nicht invertierenden Eingänge der ersten und zweiten Verstärkungseinrichtungen 312, 314 angeschlossen. Jede der ersten und zweiten Verstärkungseinrichtungen 312 und 314 steuert einen Feldeffekttransistor 320, 321 an, welcher seinerseits Steuertransistoren 310, 316 ansteuert, durch welche Strom zu einer der Anoden 201A und 201B des Kreiselblockes 200 fließt. Jede erste und zweite Verstärkungseinrichtung und ihre zugeordneten Komponenten können als ein "Bein" der aktiven Stromsteuerung angesehen werden. Der Ausgang des ersten Verstärkers 312 ist beispielsweise an die Steuerelektrode eines Feldeffekttransistors (FET) 320 angeschlossen. Der FET 320 kann vorteilhafterweise ein DMODE-FET sein, der einen Schwellwert von ungefähr -2 bis -4 V aufweist oder eine äquivalente Einrichtung. Der FET 320 kann vorteilhafterweise beispielsweise ein N-Kanal-FET wie beispielsweise ein JFET oder MOSFET mit hinreichend geringer Steuerelektrodenimpedanz sein, um im wesentlichen dem gesamten Strom in den Präzisionswiderständen 318, 331 den Fluß zu den Anoden 210A und 210B zu gestatten. Der FET 320 steuert die Basisansteuerung des Hochfrequenztransistors 310. Die Rückkopplungsleitung 339 gibt eine negative Rückkopplung für den ersten Stromsteuer-Verstärker 312 vor. Die Quelle des FET 320 ist an die Rückführungsleitung 339 angeschlossen. Die Senke des FET 320 ist an die Basis des ersten Ausgangstransistors 310 angeschlossen. Der Emitter des ersten Ausgangstransistors 310 ist mit der Rückkopplungsleitung 339 verbunden und über den Widerstand 318 mit einem ersten Anschluß des Kondensators 396. Der zweite Anschluß des Kondensators 396 ist mit dem Knoten Vsteuer verbunden.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hält der Kondensator 396, wenn er voll geladen ist, ein nominelles Spannungspotential von ungefähr +10 V an seinem ersten Anschluß. Der erste Ausgangstransistor 310 ist mit seinem Kollektor 322 über einen Widerstand 390 an die Anode der Diode 313 angeschlossen. Die Dioden 313 und 315 sind Hochspannungsdioden, bemessen für z.B. 5000 V und dienen dem Schutz des aktiven Strom-Steuerschaltkreises während des Hochlaufs des Ringlaserkreisels. Die Basis des Ausgangstransistors 310 ist mit der Quelle des FET 320 und einem Widerstand 399 verbunden. Der Widerstand 399 ist ebenfalls an die Anode der Diode 313 angeschlossen. Die Kathode der Diode 313 ist über einen Widerstand 397 mit der Anode 201B verbunden. Die zweite Verstärkungseinrichtung 314 ist mit ihren zugeordneten Komponenten ähnlich angeordnet, d.h. mit dem FET 321, dem zweiten Ausgangstransistor 316, den Widerstandskomponenten 391, 393, 394, 331, 333 und der zweiten Diode 315, die mit ihrer Kathode an die zweite Anode 201A angeschlossen ist. Die erste Verstärkungseinrichtung 312 umfaßt ein erstes Bein des Ansteuerschaltkreises und die zweite Verstärkungseinrichtung 314 und ihre zugeordneten Komponenten umfassen ein zweites Bein des Schaltkreises. Beide Beine arbeiten in einer gleichen Weise, um einen im wesentlichen gleichen Strom dem Ringlaserkreisel zuzuführen. Die ersten und zweiten Verstärkungseinrichtungen 312, 314 können vorteilhafterweise Operationsverstärker umfassen, wie beispielsweise den Typ LM 2902, der eine Bandbreite von weniger als ungefähr 1 MHz aufweist. Die ersten und zweiten Transistoren 310, 316 können vorteilhaft in umgekehrter Richtung leicht durch 10 V zwischen der Basis und dem Kollektor in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgespannt sein. Diese umgekehrte Vorspannung vermindert die effektive Kapazität zwischen der Basis und dem Kollektor, wodurch das Hochfrequenzverhalten des Transistors verbessert wird.
Eine dritte Verstärkereinrichtung 324 kann vorteilhafterweise wahlweise enthalten sein, um ein Ausgangssignal 429 vorzugeben, welches die Summe des Stromes in jedem Bein des Ringlaserkreisels repräsentiert. Die Stromsumme ist mit "I Gesamt" bezeichnet. Ein invertierender Eingang der dritten Verstärkereinrichtung 324 ist über den Widerstand 380 an die Rückkopplungsleitung 339 und über den Widerstand 382 an die Rückkopplungsleitung 338 angeschlossen.
In diesem Beispiel wird die Kathode 203 des Ringlaserkreisels auf einer konstanten Spannung, beispielsweise im Bereich von ungefähr -425 bis -460 V durch die Gleichspannungs-Wandlereinrichtung 328 gehalten. Im Betrieb wandelt die Gleichspannungs-Wandlereinrichtung 328 eine Eingangsspannung von ungefähr +15 V aus einer externen Spannungsquelle in beispielsweise eine nominelle Ausgangsspannung im Bereich von ungefähr -450 bis 490 V um.
Ebenfalls wahlweise sind in diesem Beispiel einer aktiven Stromsteuerung eingebaute Testleitungen BIT 1 und BIT 2 eingebaut. BIT 1 und BIT 2 sind an erste und zweite Analog/Digital-Eingänge 101, 103 der Steuerung 100 entsprechend angeschlossen. BIT 1 und BIT 2 geben Testsignale vor, die durch die Steuerung 100 verwendet werden, um festzustellen, ob sich die aktive Stromsteuerung im richtigen Betriebsbereich befindet oder nicht und ob die Operationsverstärker 312, 314 an den hohen bzw. niedrigen Spannungsversorgungsgrenzen nicht verriegelt sind. Diese Grenzen werden ebenfalls als positive und negative Schienen hier entsprechend bezeichnet.
Ein Beispiel eines eingebauten Tests, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist ein Test auf eine hohe Grenze gekoppelt mit einem Test auf eine untere Grenze. Der Test für die hohe Grenze verwendet die Steuerung 100, um ein digitales Steuersignal an die vierte Verstärkungseinrichtung 326 anzulegen, das einer vorbestimmten oberen Grenze für den Gesamtstrom entspricht. Die Signale BIT 1 und BIT 2 werden sodann durch die Steuerung 100 gelesen und durch eine wohlbekannte Vergleichseinrichtung mit einem nominellen akzeptierbaren Maximalwert verglichen. In gleicher Weise kann der Test auf die untere Grenze die aktive Stromsteuereinrichtung auf einen nominellen akzeptierbaren Minimalwert testen. Auf diese Weise kann die Schaltkreiseinrichtung getestet werden, um sicherzustellen, daß die Vorrichtung und der Ringlaserkreisel innerhalb akzeptierbarer Grenzen arbeiten und nicht beispielweise in einem Bereich zu nahe an den Schienen arbeiten. Wenn beispielsweise eines der Beine in dem Ringlaserkreisel nicht gezündet hat, so ist dieser Zustand ein Hinweis darauf, daß einer der Operationsverstärker 312, 314 an der positiven Schiene verriegelt wurde.
Es ist wichtig für den Betrieb eines jeden Beines der aktiven Stromsteuerung, daß die Widerstände an dem Ausgang der Stromversorgungsbeine sorgfältig ausgewählt werden. Die Widerstände 390, 399 und 397 des ersten Beines müssen gemäß den Gleichungen ausgewählt werden, die nachstehend aufgelistet sind. In gleicher Weise müssen die Widerstände 395, 394 und 333 in dem zweiten Bein der aktiven Stromsteuerung sorgfältig ausgewählt werden. In dem ersten Bein müssen beispielsweise die Widerstände 390 und 399 so ausgewählt werden, daß die Spannung am Kollektor 322 des Transistors 310 relativ konstant über dem Betriebsbereich des Stromes in dem Ringlaserkreisel verbleibt. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden die Widerstände 390, 399 und 397 und ihre Gegenstücke 394, 395 und 333 ausgewählt, um mit einem schlechtesten β von 10 für den PNP-Transistor 310, 316 bei niedrigen Strömen und niedrigen Temperaturen von ungefähr -55ºC zu arbeiten. Die Auswahl dieser Widerstände minimiert den Leistungsverlust in den Transistoren 310 und 316. In einem Ausführungsbeispiel liegt der pro Bein zugeführte Strom im Bereich von ungefähr 0,15 bis 1 mA. Diese Grenzen werden durch die Impedanzcharakteristik der Gasentladung und die Stromgrenzen der Spannungsversorgung vorgegeben.
Es sei hier vermerkt, daß die aktive Stromsteuerung der Erfindung vorteilhaft von dem negativen Widerstand Gebrauch macht, der der Ringlaser-Kreiselröhre anhaftet, d.h. wenn der Kreisel einen höheren Strom anfordert, so fällt die Spannung zwischen der Anode und der Kathode ab. Die Erfindung wählt ein Verhältnis für R1 und R2 so aus, daß der Grund- Ansteuerstrom durch R2 anwächst, wenn die Stromanforderung der Ringlaser-Kreiselröhre anwächst. Die Widerstände R1 und R3 werden besonders ausgewählt, um den Leistungsverbrauch in dem Transistor 310 bei maximalem Strom auf ein Minimum zu bringen. Die folgenden Gleichungen veranschaulichen ein Verfahren, das durch die vorliegende Erfindung verwendet wird, um die Widerstände R1, R2 und R3 auszuwählen und um den PNP-Transistor 310 mit einem β von 10 oder weniger zu betreiben.
1. Eine angepaßte quadratische Strom/Spannungscharakteristik über dem negativen Widerstandsbereich des Ringlaserkreisels für einen Strom IA = 0,15 bis 1 mA erfolgt unter der Verwendung der folgenden Gleichung:
VT=Ko+K&sub1;IA +K&sub2;I²A+ΔVTEMP+ΔV PROCESS
wobei:
VT = Röhrenspannung;
VTL = Röhrenspannung bei niedriger Temperatur;
VTH = Röhrenspannung bei hoher Temperatur;
VC = Kathodenspannung;
IA = Anodenstrom (ein Bein);
VCE = Kollektor/Emitter-Spannung des Transistors; und
K&sub0;, K&sub1; und K&sub2; sind Konstanten für die quadratische Anpassungsgleichung, welche spezifisch für die Strom/Spannungscharakteristik der Laserentladung in dem Ringlaserkreisel sind, der durch diese Gleichungen modelliert wird.
Die Bedingungen für R2 werden wie folgt vorgegeben:
2. R2 > VC - VTL/IAmin
3. R2 > dVT / dIA bei geringstem Strom
4. R2/R1< βmin
R1 und R3 müssen die folgenden Gleichungen erfüllen:
7. Es ist wichtig festzustellen, daß ein PNP-Transistor im Vergleich zu einem NPN- Transistor eine größere β-Charakteristik bei -55ºC und einen niedrigeren Strom aufweist. Daher werden PNP-Transistoren vorzugsweise als Stromquellen- Transistoren verwendet.
8. In einem Beispiel benötigt ein Transistor in einem Gehäuse SOT-23 weniger als 100 mW bei -55ºC und bei maximalem Strom.
9. In einem Beispiel wurde ein Transistor MMBT6520 verwendet, der die folgende Frequenzcharakteristik aufweist:
Fτ=40MHz
wobei
Ccb < 6pF
10. Der Kollektor wird umgekehrt durch eine Spannung > 10 V vorgespannt, um die Basis-Kollektorkapazität zu vermindern.
11. Aus Betriebs-Fensterdaten, die bei Honeywell Inc. aufgenommen wurden, hat sich ergeben, daß für bestimmte Ringlaserkreisel das Betriebsfenster auf < 5% vermindert wird, wenn R3 > 10K für Ccb < 6 pF ist.
Alle obigen Bedingungen werden erfüllt mit:
R1 = 50K, R2 = 421K und R3 = 30K in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die aktive Stromsteuervorrichtung der Erfindung kann aufgebaut werden mit Vc fest oder variabel, um den Leistungsverbrauch zu vermindern. Eine Lösung mit fester Vc und mit geeigneter Auswahl von R1, R2 und R3 gestattet einen Betrieb mit geringem β-Wert. Der negative Widerstand der Strom/Spannungscharakteristik wird vorteilhaft verwendet, um die Grundansteuerung bei hohen Strömen zu erhöhen.
Gemäß den Figuren 2 und 3 ist in der aktiven Stromsteuervorrichtung ebenfalls ein Hochspannungs-Startschaltkreis 350 enthalten, welcher über die Leitung 337 und die Widerstände 333 und 383 an die Anode 210A und 210B des Ringlaserkreisels 10 angeschlossen ist. Der Schaltkreis von Fig. 3 wird während des Startmodus des Ringlaserkreisels 10 verwendet. Auf der Leitung 335 liefert in diesem Beispiel die Steuerung 100 eine Rechteckspannung von 0 bis 5 V mit einer Frequenz von ungefähr 60 KHz und mit einem Tastzyklus von 10 % auf der Leitung 335, die als Eingang dem Hochspannungs-Startschaltkreis 350 zugeführt wird. Der Hochspannungs-Startschaltkreis 350 umfaßt einen Impulsgenerator 352 für 280 V und einen Spannungs- Multiplizierschaltkreis 354. Der Impulsgenerator 352 wird verwendet, um die Eingangs- Rechteckspannung VIN auf der Leitung 335 in ein Signal von 280 V hochzuschalten, das durch die Impulsform 353WF repräsentiert wird, die in Fig. 5A gezeigt ist. Das Signal auf der Ausgangsleitung 353 mit einem Wert von 280 V von Spitze zu Spitze ist ebenfalls ein 60 KHz-Signal mit einem Tastzyklus von 50 %, welches dem Spannungs-Multiplizierschaltkreis 354 zugefürt wird. Der Spannungs-Multiplizierschaltkreis 354 gibt sodann eine hohe Gleichspannung von ungefähr 2.500 V aus. Der Wechselspannungsausgang von 280 V ist durch das Signal 353WF in Fig. 5B dargestellt.
Die Hochspannungsversorgung 334 (+32 V Gleichspannung), der Hochspannungs- Impulsgenerator 352 und der Hochspannungsmodul 371 sind alle in dem Kreiselgehäuse 17 enthalten. Dies eliminiert das Erfordernis für eine externe Hochspannungsversorgung und somit nach externen Hochspannungs-Versorgungskabeln und Abdichtungen. Der Hochspannungs-Impulsgenerator 352 verstärkt Impulse von 5 V in Impulse von 280 V. Die Wechselspannungsimpulse von 280 V werden sodann durch einen parallelen 10-fachen Multiplizierer verstärkt und gleichgerichtet. Der Multiplizierer 354 ist in näheren Einzelheiten in Fig. 6 gezeigt. Der Multiplizierer 354 liefert wenigstens 2.500 V, die für den Start des Kreisels 10 benötigt werden. Der Hochspannungsmodul 371 enthält ebenfalls zwei kleine Ballastwiderstände von 10 K Ohm bis 30 K Ohm und zwei Hochspannungs- Blockierdioden.
Es sei nun Bezug genommen auf Fig. 4, die den Hochspannungs-Impulsgenerator 352 zeigt. Der Hochspannungs-Impulsverstärker 352 verstärkt Impulse mit 5 V von der digitalen Logik mit 60 KHz und einem Tastverhältnis von 10 % zu Ausgangsimpulsen von 280 V mit einem Tastverhältnis von ungefähr 50 %. Der Schaltkreis in Fig. 4 benutzt in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Technologie mit Oberflächenmontage SMD mit geringer Oberfläche, niedrigen Kosten, hoher Zuverlässigkeit und Wirksamkeit. Die in dem Schaltkreis von Fig. 4 benutzten Transistoren T1 und T2 können vorteilhafterweise bipolare NPN-Transistoren sein, welche eine bemessene VCEO von 350 V besitzen. Das Netzwerk R1, R2, R3 und D1 wird verwendet, um den Transistor T1 anzusteuern und trotzdem aus der Sättigung herauszuhalten. D1 ist eine Schottky-Diode, die verwendet wird, um T1 aus der Sättigung für eine niedrige Spannungsverstärkung zu halten. Der Schaltkreis umfaßt eine herkömmliche Hochspannungsdiode mit PN-Übergang und mit einer Umkehr-Durchbruchspannung von 600 V und einem höheren Durchlaß- Spannungsabfall und einen Widerstandsteiler R2 und R3, um den Transistor T1 aus der Sättigung herauszuhalten. D2 ist eine Niedrigspannungsdiode, die verwendet wird, um eine Totzone zu bilden, so daß die Transistoren T1 und T2 niemals zur gleichen Zeit eingeschaltet sein können.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung können komplementäre Schaltkreise, die NPN- und PNP- oder N-Kanal- und P-Kanal-Transistoren verwenden, benutzt werden, um eine höhere Effizienz zu gewinnen mit dem Risiko, daß beide Einrichtungen zur gleichen Zeit während der Spannungseinschaltung eingeschaltet werden.
Für eine hohe Leistung wird die Kapazität an dem Knoten 701 vorteilhaft auf einem Minimum gehalten und die Diode D1 und D2 besitzt vorteilhaft eine Charakteristik mit niedriger Kapazität. Der Widerstand R4 und der Transistor T2 arbeiten als aktive Hochziehkomponenten, wenn der Transistor T1 ausgeschaltet ist.
R5 wird verwendet, um die Kollektorspannung des Transistors T1 unterhalb 280 V zu halten. Im ausgeschalteten Zustand, der die meiste Zeit vorliegt, beträgt VIN = 0 V und der Schaltkreis verbraucht lediglich 28µA.
Es sei nun Bezug genommen auf die Figuren 5A und 5B, welche Beispiele von Spannungsverläufen zeigen. Die Eingangs-Impulsform 335WF besitzt eine Größe von 5 V bei einem Tastzyklus von 10 % und bei 60 KHz. Das 10 %-Tastverhältnis vermindert beträchtlich den Leistungsverbrauch des erfindungsgemäßen Schaltkreises. T1 schaltet schnell ein und langsam ab auf Grund der Kapazität am Knoten 701. Das Ausgangssignal 353WF besitzt einen Taktzyklus von ungefähr 50 % bei einem Pegel von 140 V. Der Hochspannungsmodul 371 erfordert eine Wechselspannung von 280 V bei 60 KHz, wobei das Tastverhältnis nicht kritisch ist.
Nun sei Bezug genommen auf Fig. 6, welche ein detailliertes Schema des Schaltkreises für den Hochspannungsmodul 354 zeigt, der aus zwei Hochspannungs-Blockierdioden CR1 und CR2 (4.000 PIV) besteht, die verwendet werden, um den aktiven Stromschaltkreis während des Starts zu schützen. Zwei kleine Ballastwiderstände 210A und 210B besitzen Widerstandswerte im Bereich von 10K bis 30K. Der Stand der Technik benutzte große Ballastwiderstände (1 M Ohm), welche einen relativ großen Leistungsbetrag verbrauchen. Ein paralleler 10-facher Spannungsmultiplizierer 715 wird verwendet, um wenigstens 2.500 V Gleichspannung am Leitungsausgang 721 vorzugeben. Der Startstrom des Kreisels beträgt 2.500 VDC/ 100 Meg = 25µA pro Bein des Kreisels. Der parallele Multiplizierer 715 besitzt eine bessere Fähigkeit der Stromsteuerung als ein Multiplizierer in Reihe. Der parallele 10-fache Multiplizierer 715 besitzt 20 Dioden und 20 Kondensatoren. Die Dioden D1 bis D20 erfordern eine umgekehrte Durchbruchcharakteristik, die nur das zweifache der Eingangsspannung von Spitze zu Spitze beträgt. Das Spannungsverhältnis über den Kondensatoren C1 bis C20 steigt progressiv von 280 V auf 2.800 V an. Die Kondensatoren C1 bis C20 besitzen jeweils eine Kapazität von 35 pF. Die Kapazität der Laseranode A 210A und der Laseranode B 210B ist vorzugsweise kleiner als 2pF.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Schaltkreis auf einem Substrat hergestellt, das Dickfilmwiderstände und Hochspannungsdioden und Kondensatoren enthält.
Das Substrat und die Komponenten sind in einem dielektrischen Hochspannungs- Werkstoff Ryton (TM) enthalten und mit einem Füllmaterial mit großer Dielektrizitätskonstante vergossen. Da der Knoten 721 (2.500 V) in dem Hochspannungsmodul verdeckt ist, ist der sich ergebende Teil sehr zuverlässig. Der Kreisel und der Hochspannungsmodul werden vorteilhafterweise mit trockenem Stickstoff gefüllt. Dies bildet eine doppelte Schranke gegen eine Hochspannungs-Koronaentladung und eine Leckage.
Gemäß Fig. 7 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer aktiven Stromsteuereinrichtung dargestellt, wie sie durch die vorliegende Erfindung vorgegeben wird. Die aktive Stromsteuervorrichtung umfaßt erste und zweite Verstärkungseinrichtungen 312A, 314A, Steuer-JFET's 320A, 321A, erste und zweite Ausgangstransistoren 310A, 316A, eine integrierende Verstärkungseinrichtung 1350, eine Mikrosteuerung 100 und eine pulsbreitenmodulierte Gleichspannungs-Wandlereinrichtung 328A. Die aktive Stromsteuervorrichtung 300A betreibt erste und zweite Stromversorgungsbeine einschließlich der ersten und zweiten Verstärkungseinrichtungen 312A, 314A, die ähnlich wie die zwei Ansteuerbeine gemäß Fig. 2 aufgebaut sind und erste und zweite Ansteuerverstärker 312, 314 umfassen. Die ersten und zweiten Steuer-JFET's 320A, 321A sind vorteilhafterweise N-Kanal-JFET's. Eine vorbestimmte externe Spannung VSteuer wird über den Widerstand 1378 an den nicht-invertierenden Eingang der ersten und zweiten Ansteuerverstärker 312A und 314A angelegt. Ein erster Anschluß eines Kondensators 1396 ist ebenfalls an die nicht-invertierenden Eingänge der ersten und zweiten Verstärkungseinrichtung angeschlossen zum Zwecke der Filterung der Spannung VSteuer. Wie im Falle des Schaltkreises von Fig. 2 sind Rückkopplungsleitungen 1339 und 1338 von den Quellen der JFET's 320A und 321A entsprechend an die invertierenden Eingänge der ersten und zweiten Verstärkungseinrichtungen 312A und 314A angeschlossen. Eine Referenzspannung VREF wird in die Rückkopplungsleitungen 1339, 1338 über Präzisionswiderstände 318A und 331A entsprechend eingeführt. Die Referenzspannung VREF kann vorteilhaft ungefähr +10 V betragen. Die JFET's 320A und 321A und die Ausgangstransistoren 310A, 316A arbeiten mit Widerständen 1390, 1399, 1394A, 1394B, 1322 und Dioden 1313, 1315 in einer Weise zusammen, die ähnlich zu ihren ähnlich angeordneten Gegenstücken ist, die im Hinblick auf Fig. 2 beschrieben sind. Weiter ausgehend von der Konfiguration gemäß Fig. 2 ist der Kollektor des zweiten Ausgangstransistors 316A mit dem Widerstand 1394A verbunden, der in Reihe zu dem Widerstand 1394B liegt. Eine integrierende Verstärkungseinrichtung 1350 mit einem Rückkupplungskondensator 1354 umfaßt eine Referenzspannung VREF2, die vorteilhafterweise ungefähr 2,5 V in einem Ausführungsbeispiel betragen kann. Ein abgetastetes Signal Vpo wird zwischen den Widerständen 1394A und 1394B abgegriffen. Ein kleiner Strom wird durch den Widerstand 1362 zu einem invertierenden Eingang der integrierenden Verstärkungseinrichtung 1350 gesendet, wenn Vpo einen Wert besitzt, der VREF2 nicht entspricht. Da Vpo durch den Gleichspannungswandler 328A gesteuert wird, um VREF2 zu entsprechen, ist der Strom Ipo ungefähr 0. Ferner ist es wichtig festzustellen, daß nur ein Bein des aktiven Stromquellenschaltkreises sich in der Regelschleife befindet. Dies trägt Differenzen Rechnung, die in den Ringlaser-Kreisel-Röhrenspannungen für die zwei Beine vorliegen können. Da die Vorrichtung einen Servomechanismus verwendet, um nur ein Bein einzustellen, bleiben die Ströme in beiden Beinen im wesentlichen unverändert. Die Vorrichtung berücksichtigt ferner die Ringlaser-Kreisel- Röhrenspannungen durch umgekehrte Vorspannung der Kollektoren der Transistoren 310A und 316A um wenigstens 10 V. Auch mit dieser hinzugefügten Vorspannung gestattet die Vorrichtung dem Ringlaserkkreisel einen Betrieb mit Spannungen, die sehr viel geringere Absolutwerte als jene des Standes der Technik aufweisen.
Die integrierende Verstärkungseinrichtung 1350 liefert ein Signal 1351 an einen Analog/Digitaleingang des Analog/Digitalwandlers 110, der Teil der Mikrosteuerung 100 ist. Die Mikrosteuerung 100 verarbeitet das Signal 1351 in einer wohlbekannten Weise und gibt ein impulsbreitenmoduliertes Signal (PWM) aus, entsprechend dem Signal 1351 an einem Eingang des proportionalen Gleichspannungswandlers 328A. Der Gleichspannungswandler 328A liefert seinerseits einen Ausgang 1328, der dem PWM- Signal proportional ist und über ein RC-Filter, umfassend einen Widerstand 1358 und einen Kondensator 1360, der Kathode 203 des Ringlaserkkreisels 10 zugeführt wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine positive Spannung von 15 V einem positiven Eingang 1301 des Gleichspannungswandlers 328A zugeführt. Der Fachmann wird vermerken, daß andere äquivalente Einrichtungen in dem Schaltkreis eingesetzt werden können, der unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert wurde. Beispielsweise kann ein an einen proportionalen Gleichspannungswandler angeschlossener Transistor für die zuvor erläuterte impulsbreitenmodulierte Vorrichtung eingesetzt werden.
Im Betrieb liefert das Spannungssignal Vpo einen Eingang für den Integrator, der die integrierende Verstärkungseinrichtung 1350 und den Kondensator 1354 umfaßt. Die Abtastspannung wird durch den Integrator umgekehrt, der vorzugsweise eine Zeitkonstante von 20 Sekunden aufweisen kann. Der Ausgang des integrierenden Verstärkers 1350 wird durch den A/D-Wandler 110 der Mikrosteuerung abgetastet. Die Mikrosteuerung liefert sodann ein impulsbreitenmoduliertes Signal an den Gleichspannungswandler 328A. Der Gleichspannungswandler bringt in diesem Beispiel den abgetasteten Punkt herunter auf die Bezugsspannung VREF2. Diese Konfiguration besitzt den Vorteil, daß die gesamte Leistung des Schaltkreises in dem Plasma des Ringlaserkreisels verbraucht wird und es besteht keine Notwendigkeit für kleine Ballastwiderstände. Einige nominelle Widerstandswerte sind gezeigt, um ein besseres Verständnis dieses Ausführungsbeispieles der Erfindung vorzugeben.
Noch Bezug nehmend auf Fig. 7 wurde in einem Prototypenbeispiel der Erfindung, das durch Honeywell Inc. gebaut wurde, eine aktive Stromsteuer-Schaltkreiseinrichtung aufgebaut unter Verwendung eines PNP-Transistors des Typs 2N3743 als Ausgangstransistor in hybrider Technik. Es wurde später gefunden, daß eine beträchtliche Kostenreduzierung erzielt werden kann durch einen Ersatz mit einem PNP-Transistor des Typs MMBT6520, der in einem oberflächenmontierten SOT-23-Gehäuse angeordnet ist. Die einzige Hochfrequenzkomponente, die in dem Schaltkreis erforderlich ist, ist der Transistor 2N3743, der eine FT von größer als 30 MHz und eine Kollektor/Basis-Kapazität von weniger als 15 pF besitzt. Die Kathodenspannung dient der Minimierung des Leistungsverbrauchs in der Elektronik, was für einen modularen Elektronikentwurf von Bedeutung ist, da die gesamte Elektronik in dem Kreiselgehäuse angeordnet ist. Eine der Kollektorspannungen des Transistors 2N3743, nämlich Vpo wird überwacht unter Verwendung eines Widerstandes mit 22 M Ohm, welcher seinerseits einen kleinen Strom an einen Integrator anlegt. Der Ausgang des Integrators steuert sodann den Eingang des Gleichspannungswandlers. Die Zeitkonstante der geschlossenen Schleife beträgt ungefähr 0,5 Sekunden. Da der Eingang des A/D-Wandlers zwischen ungefähr 0 und 5 V variiert, besitzt in einem Beispiel das entsprechende impulsbreitenmodulierte Signal ein Tastverhältnis, das von ungefähr 45 % bis ungefähr 30 % reicht.
Ringlaserkreisel zeigen im Betrieb ein negatives Widerstandsverhalten. Der negative Widerstand des Ringlaserkreisels resultiert in einem ungefähr konstanten Leistungsverbrauch. Die Kathodenspannung regelt sich automatisch auf eine geringere Spannung, wenn der Strom anwächst, wodurch Leistung gespart wird. Der Entwurf von Fig. 6 liefert ungefähr 200 - 400 Milliwatt Leistung an den Kreisel, während er maximal ungefähr 50 Milliwatt verbraucht.
Die Erfindung ist hier in beträchtlichen Einzelheiten beschrieben worden, um die Patentstatuten zu erfüllen und dem Fachmann die Information vorzugeben, die benötigt wird, um die neuen Prinzipien anzuwenden und die speziellen Komponenten in der erforderlichen Weise aufzubauen und zu verwenden. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung durch eine spezifisch unterschiedliche Ausrüstung und Einrichtungen ausgeführt werden kann und daß verschiedene Modifikationen sowohl hinsichtlich der Ausrüstungseinzelheiten und der Betriebsverfahren verwirklicht werden können, ohne daß von dem Rahmen der Erfindung selbst abgewichen wird.
Beispielsweise kann ein duales Ringlaser-Kreiselsystem unter Verwendung der vorliegenden Erfindung aufgebaut werden, wobei der aktive Strom den Kathoden anstatt den Anoden eines Ringlaserkkreisels zugeführt wird. In einem solchen Fall werden die in den Beispielen hier verwendeten PNP-Transistoren durch NPN-Transistoren ersetzt, N- Kanal-FET's werden durch P-Kanal-FET's ersetzt und die Polaritäten der Spannungsversorgungen werden umgekehrt.

Claims

1. Ringlaserkreisel (10) mit einem Gehäuse (17), wobei der Ringlaserkreisel in der Lage ist, mit einer hohen Spannung zu starten und einen Niedrigspannungs- Versorgungsanschluß (334, 335) zu dem Gehäuse aufweist, der hermetisch in dem Gehäuse abgedichtet ist und ferner eine Hochspannungs-Starteinrichtung (350) für den Start des Ringlaserkreisels (10) aufweist, die an den Niedrigspannungs- Versorgungsanschluß (334, 335) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungs-Starteinrichtung (350) in dem Gehäuse (17) enthalten ist und umfaßt:

a) eine Spannungsimpuls-Generatoreinrichtung (352), die durch ein Niedrigspannungs-Gleichspannungssignal und ein Impulssignal mit vorbestimmter Frequenz und Tastverhältnis an dem Niedrigspannungs-Versorgungsanschluß (334, 335) gespeist wird, um ein Niedrigspannungs-Wechselspannungs-Ausgangssignal zu erzeugen; und

b) eine Spannungswandlereinrichtung (354), die an das Niedrigspannungs- Wechselspannungssignal (335) angeschlossen ist, um einen aktiven Strom- Steuerausgang und einen Laseranoden-Versorgungsausgang vorzugeben.

2. Ringlaserkreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsimpuls-Generatoreinrichtung (352) ferner umfaßt:

a) eine erste Widerstandseinrichtung (R1) mit einem Eingang, der an den wechselnden Logikpegeleingang (335) angeschlossen ist, wobei die erste Widerstandseinrichtung einen Ausgang aufweist;

b) eine zweite Widerstandseinrichtung (R2) mit einem Eingang, der an den ersten Widerstandsausgang angeschlossen ist, wobei die zweite Widerstandseinrichtung einen Ausgang aufweist;

c) eine dritte Widerstandseinrichtung (R3) mit einem Eingang, der an den zweiten Widerstandsausgang angeschlossen ist, wobei die dritte Widerstandseinrichtung einen an Masse angeschlossenen Ausgang aufweist;

d) eine erste Diodeneinrichtung (D1) mit einem Eingang, der an den ersten Widerstandsausgang angeschlossen ist, wobei die erste Diodeneinrichtung einen Ausgang aufweist;

e) eine erste Transistoreinrichtung (T1), die mit einer ersten Basis an den zweiten Widerstandsausgang angeschlossen ist, mit einem ersten Kollektor an den ersten Diodenausgang angeschlossen ist und mit einem ersten Emitter an Masse angeschlossen ist;

f) eine vierte Widerstandseinrichtung (R4) mit einem Eingang, der an den ersten Diodenausgang angeschlossen ist, wobei die vierte Widerstandseinrichtung einen Ausgang aufweist;

g) eine zweite Transistoreinrichtung (T2), die mit einer zweiten Basis an den ersten Diodenausgang angeschlossen ist, mit einem zweiten Kollektor an den vierten Widerstandsausgang angeschlossen ist und mit einem zweiten Emitter an den Niedrigspannungs-Wechselspannungsausgang angeschlossen ist;

h) eine zweite Diodeneinrichtung (D2), die mit einem Eingang an den Niedrigspannungs-Wechselspannungsausgang angeschlossen ist, wobei die zweite Diodeneinrichtung einen mit dem ersten Diodenausgang verbundenen Ausgang aufweist;

i) eine dritte Diodeneinrichtung (D3), die mit einem Eingang an den Niedrigspannungs-Wechselspannungsausgang angeschlossen ist, wobei die dritte Diodeneinrichtung einen an den Niedrigspannungswechselspannungsausgang angeschlossenen Ausgang aufweist;

j) eine vierte Diodeneinrichtung (D4), die mit einem Eingang an den vierten Widerstandsausgang angeschlossen ist, wobei die vierte Diodeneinrichtung einen an den Niedrigspannungs-Versorgungsanschluß angeschlossenen Ausgang aufweist; und

k) eine fünfte Widerstandseinrichtung (R5), die mit einem Eingang an den dritten Widerstandsausgang angeschlossen ist, wobei die fünfte Widerstandseinrichtung einen an den Niedrigspannungs-Wechselspannungsausgang angeschlossenen Ausgang aufweist.

3. Ringlaserkreisel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserkreisel eine erste Laseranode und eine zweite Laseranode aufweist, wobei die Spannungs-Wandlereinrichtung (354) ferner umfaßt:

a) eine erste aktive stromgesteuerte Spannungsversorgung (717);

b) eine zweite aktive stromgesteuerte Spannungsversorgung (719);

c) eine erste Diodeneinrichtung (CR1), die mit einem Eingang an die erste aktive stromgesteuerte Spannungsversorgung angeschlossen ist, wobei die erste Diodeneinrichtung einen Ausgang aufweist;

d) eine zweite Diodeneinrichtung (CR2), die mit einem Eingang an die zweite aktive stromgesteuerte Spannungsversorgung angeschlossen ist, wobei die zweite Diodeneinrichtung einen Ausgang aufweist;

e) eine Spannungs-Vervielfachereinrichtung (715), die an die Niedrigspannungs- Wechselspannungsversorgung und Masse angeschlossen ist und einen vervielfachten Spannungsausgang mit einem vorbestimmten Spannungs- Vervielfältigungsverhältnis aufweist;

f) eine erste Widerstandseinrichtung (210A), die mit einem Eingang an den ersten Diodenausgang angeschlossen ist, wobei die erste Widerstandseinrichtung einen an den vervielfachten Spannungsausgang angeschlossenen Ausgang aufweist;

g) eine zweite Widerstandseinrichtung (210B), die mit einem Eingang an den vervielfachten Spannungsausgang angeschlossen ist, wobei die zweite Widerstandseinrichtung einen an den zweiten Diodenausgang angeschlossenen Ausgang aufweist;

h) eine dritte Widerstandseinrichtung (210C), die mit einem Eingang an den ersten Diodenausgang angeschlossen ist, wobei die dritte Widerstandseinrichtung einen an die erste Laseranode angeschlossenen Ausgang aufweist; und

i) eine vierte Widerstandseinrichtung (210D), die mit einem Eingang an den zweiten Diodenausgang angeschlossen ist, wobei die vierte Widerstandseinrichtung einen mit der zweiten Laseranode verbundenen Ausgang aufweist.

4. Ringlaserkreisel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aktive Strom-Steuervorrichtung umfaßt:

a) eine Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Steuersignales (120) entsprechend einem Stromwert;

b) eine Einrichtung (352), die an die Erzeugungseinrichtung des digitalen Steuersignales angeschlossen ist, um das digitale Steuersignal in ein analoges Signal umzusetzen; und

c) eine Einrichtung (354), die an das analoge Signal angeschlossen ist, um den Ansteuerstrom für die Anode des Ringlaserkreisels aufgrund des analogen Signales und im Verhältnis zu dem digitalen Steuersignal zu liefern.

5. Ringlaserkreisel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines digitalen Steuersignales entsprechend einem Stromwert eine digitale Steuerung (100) umfaßt.

6. Ringlaserkreisel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Steuerung einen Mikroprozessor (120) umfaßt, der erste und zweite Analog/Digital-Wandlereingangsanschlüsse (101, 103) aufweist.

7. Ringlaserkreisel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Strom-Steuereinrichtung ferner eine Einrichtung (100) umfaßt für den Ablauf eines eingebauten Tests der aktiven Strom-Steuereinrichtung.

8. Ringlaserkreisel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringlaserkreisel eine erste Anode (201A) und eine zweite Anode (201B) umfaßt und die an das Analogsignal für die Lieferung des Ansteuerstromes in der Anode des Ringlaserkreisels angeschlossene Einrichtung ein erstes Stromquellenbein (210C, 210A) und ein zweites Stromquellenbein (210D, 210B) umfaßt, wobei das erste Stromquellenbein an die erste Anode und das zweite Stromquellenbein an die zweite Anode angeschlossen ist.

9. Ringlaserkreisel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes erste und zweite Stromsteuerbein umfaßt:

a) eine Verstärkungseinrichtung (312A, 314A), die an das analoge Signal von der Umsetzungseinrichtung angeschlossen ist, wobei die Verstärkungseinrichtung einen Ausgang und eine Rückkopplung (1338, 1339) aufweist;

b) eine Feldeffekt-Transistoreinrichtung (320A, 321A) mit Gate, Drain und Source, wobei das Gate an den Ausgang der Verstärkungseinrichtung angeschlossen ist;

c) eine Transistoreinrichtung (301A, 316A) mit Emitter, Basis und Kollektor, wobei die Basis an die Drain der Feldeffekt-Transistoreinrichtung und der Emitter an die Rückführung angeschlossen ist;

d) eine erste Widerstandseinrichtung (390, 1322), die mit einem ersten Anschluß an den Kollektor angeschlossen ist;

e) eine zweite Widerstandseinrichtung (1399, 1394A), die mit einem ersten Anschluß an die Basis angeschlossen ist;

f) eine Diodeneinrichtung (1313, 1315) mit einer Anode und einer Kathode, die mit ihrer Anode an einen zweiten Anschluß einer jeden ersten und zweiten Widerstandseinrichtung angeschlossen ist; und

g) eine dritte Widerstandseinrichtung (1370, 1372), die zwischen die Anode der Diodeneinrichtung und einer der ersten und zweiten Anoden des Ringlaserkreisels angeschlossen ist, wobei die Transistoreinrichtung einen Mindest-Beta- Betriebsparameter besitzt und die erste, zweite und dritte Widerstandseinrichtung ausgewählt sind, um den Betrieb des Transistors in einem gewünschten Strombereich für den Mindestwert von Beta sicherzustellen.