FI75960B

FI75960B - Kopplingsanordning foer en optoelektrisk transformator.

Info

Publication number: FI75960B
Application number: FI830120A
Authority: FI
Inventors: Johannes Ocker; Gert Niemann
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1983-01-13
Publication date: 1988-04-29
Also published as: FI75960C; DE3218439C2; DE3218439A1; FI830120L; FI830120A0; FR2527027A1; FR2527027B1

Description

! 75960

Kytkentäjärjestely valosähköistä muunninta varten

Keksinnön kohteena on kytkentäjärjestely valosähköistä muunninta varten, joka ainakin yhden valoaaltojoh-5 teen omaavalla siirtotiellä digitaalisignaaleja varten on sovitettu regeneraattoripisteeseen tai päätelaitteeseen ja jossa on optinen vastaanotin, johon valoaaltojohde on liitetty, ja jonka perään on kytketty transimpedanssivahvis-tin.

10 Valosähköisiä muuntimia tarvitaan siirtoteitä var ten, joissa siirto tapahtuu optisten signaalien avulla valoaalto johdekappaleiden kautta. Siirtoteiden pituudesta riippuen on näihin kytketty enemmän tai vähemmän regene-raattoreita, joissa impulssit muokataan uudelleen. Saapu-15 vat valoimpulssit täytyy lisäksi muuntaa sähköimpulsseiksi, jotta niitä voidaan valmistaa seuraavaa siirtotien jaksoa varten. Myös sellaisten siirtoteiden päätelaitteisiin tarvitaan valosähköisiä muuntimia.

Tunnetaan jo muuntimia, joissa optisen vastaanotti-20 men ohella on sähköinen vahvistin vastaanottimen luovuttamien virtaimpulssien vahvistamiseksi. Tällainen vahvistin on esim. transimpedanssivahvistin, joka yhteistoiminnassa sopivan vastaanottimen kanssa muodostaa muuntimen, joka takaa sykäysmuodon optimaalisen siirron. Tällaisen transim-25 pedanssivahvistimella varustetun muuntimen muita etuja ovat sen suotuisa kohinaherkkyys, suuri kaistanleveys ja suuri vahvistus. Epäkohta on mm. tosiasia, että transimpedanssivahvistin on helposti yliohjautuva, jos vastaanottimen luovuttama virta on liian voimakas. Näin voi käydä, jos opti-30 nen siirtotie on lyhyt ja vastaanottimeen saapuu hyvin voimakkaita valoimpulsseja. Tästä seuraa pulssivääristymä, joka johtaa käyttökelvottomaan siirtoon.

Yliohjauksen välttämiseksi on tullut tunnetuksi, asettaa vaimennuselementtejä optisiin siirtoteihin (DE-pa-35 tenttijulkaisu 30 42 587), joilla vastaanottimeen saapuvan 2 75960 valon voimakkuutta vähennetään sallittuun arvoon. Tällaiset toimenpiteet on kuitenkin aina suoritettava vain jälkeenpäin ja ne vaativat suuria kustannuksia. Ne eivät sitäpaitsi ole yleisesti käytettävissä, vaan alan asiantun-5 tijoiden on suoritettava ne, toimenpiteiden ollessa riip puvaisia siirtotien pituudesta ja siirrettävien valoimpuls-sien voimakkuudesta.

Keksinnön tehtävänä on luoda kytkentäjärjestely, jolla on mahdollista käyttää hyväksi transimpedanssivah-10 vistimella varustettua valosähköistä muunninta ilman yli-ohjausvaaraa, tarvitsematta suorittaa lisätoimenpiteitä siirtotiellä.

Tämä tehtävä ratkaistaan alussa mainitun lajimääri-telmän mukaista kytekntäjärjestelmää varten siten, että 15 vastaanottimen lähtöön, sen ja transimpedanssivahvistimen väliin on liitetty ohminen vastus ja että vastaanottimen lähtöön lisäksi on liitetty sähköinen elementti, jonka vastus on jännitteestä riippuvainen ja joka on toiselta puolelta yhdistetty transimpedanssivahvistimen runkopotentiaa-20 liin ja jonka elementin kynnysjännite on ohmisen vastuksen vastusarvon yhteydessä mitoitettu siten, että transimpe-danssivahvistimeen virtaava virta on rajoitettu maksimaaliseen sallittuun arvoon.

Tällä äärimmäisen yksinkertaisesti rakennetulla kyt-25 kentäjärjestelyllä on aikaansaatu virran rajoitus transim pedanssivahvistimen jatkossa vain TlVtksi kutsutun - tuloa varten, joka virran rajoitus optisen siirtotien pituudesta riippumatta ja valoimpulssien voimakkuudesta riippumatta varmistaa, ettei TIVrta voida yliohjata. Vastaanottimen 30 lähdössä olevan sähköisen elementin kynnysjännite on tällöin mitoitettu sellaiseksi, että vastaanottimeen virtaava virta, saavutettaessa maksimaalisesti sallittu arvo, oleellisesti tulee johdetuksi pois tämän elementin kautta, niin että TIVreen virtaava virta on niin heikko, ettei 35 TIV:n yliohjausta voi esiintyä. Toisaalta tulosignaalin 3 75960 ollessa heikompi on täten varmistettu, että koko virta joutuu TIV:een, koska tässä tapauksessa ei ylitetä elementin kynnysjännitettä, niin että tämä pysyy suuriohmisena. Muun-timen tuloherkkyys säilyy näin ollen.

5 Ohmisen vastuksen kanssa sarjaan kytketyn konden saattorin avulla tai sähköiseen elementtiin kytketyn esi-jännitteen avulla voidaan lisäksi varmistaa, etteivät vastus ja sähköinen elementti vaikuta TIV:n toimintapisteeseen .

10 Piirustuksessa on esitetty suoritusmuotoja keksin nön kohteesta. Kuviot esittävät: kuvio 1 keksinnön mukaista kytkentäjärjestelyä, kuvio 2 osaa kytkentäjärjestelystä, jolla on muuttunut rakenne, 15 kuvio 3 erään käytetyn rakenneyksikön ominaiskäyrää.

Kuviossa 1 on esitetty valosähköisen muuntimen kytkentä optiseen vastaanottimeen 1 ja jälkikytkettyyn trans-impedanssivahvistimeen TIV 2:een joka on osoitettu pilkku-viivoin. TIV on sinänsä tunnettu rakenneyksikkö. Sen ra-20 kennetta ei siitä syystä lähemmin selitetä.

Vastaanottimeen 1 on liitetty vain kaaviomaisesti esitetty valo-aaltojohde 3, jota jatkossa merkitään vain kirjaimilla VAJ. VAJ:n kautta siirretyt valoimpulssit muunnetaan keksinnön mukaisella kytkentäjärjestelyllä vastaa-25 viksi jänniteimpulsseiksi, jotka on otettavissa TIV 2:n lähdöstä 4. Vastaanottimen 1 lähdön 5 ja TIV 2:n tulon 6 välille on liitetty ohminen vastus 7, jonka kanssa kondensaattori 8 voidaan kytkeä sarjaan. Sitäpaitsi on lähtöön 5 liitetty sähköelementti 9, jonka vastus on jännitteestä 30 riippuvainen ja, joka - kuten kuviossa 1 on esitetty - on toiselta puolelta yhdistetty TIV 2:n runkojännitteeseen 10.

Kuvion 1 mukainen kytkentäjärjestely toimii seuraavasti :

Vastaanottimeen 1 saapuvat valoimpulssit tuottavat 35 sähkövirran, joka virtaa TIV 2:een niin, että sähköisiä jänniteimpulsseja voidaan ottaa sen lähdöstä 4. Virtaavan 4 75960 virran voimakkuutta rajoittaa toisaalta sähköelementti 9 ja toisaalta vastus 7. Elementin 9 kynnysjännite on niin matala, se on esim. 0,2 V, että elementistä, jännitteen ollessa suurimmassa ennalta määrätyssä, sallitussa arvossaan, 5 tulee virtaa läpi päästävä, niin ettei mitään liian korkeata virtaa voi päästä TIV 2:een. TIVreen virtaava virta rajataan siis suurimpaan sallittuun, arvoon, niin että TIV 2 on riippumaton saapuvien valoimpulssien voimakkuudesta ja niin, että sitä ei voi yliohjata. Tällä kytkentäjärjeste-10 lyllä ei toisaalta vaikuteta TIV:n vastaanottoherkkyyteen, koska virran arvojen ollessa alhaisia sähköinen elementti 9 pysyy suljettuna, ja koko virta joutuu TIV 2:een.

Vastaanotin 1 on edullisesti muodostettu valodiodik-si, jolloin erityisen edullisesti käytetään avalanche-dio-15 dia. Mutta voidaan myös käyttää fototransistoria tai mitä tahansa muuta sopivaa optista vastaanotinta.

Sähköisenä elementtinä 9, jonka vastus on jännitteestä riippuvainen, voidaan periaatteessa käyttää kaikkia diodeja, joilla on alhainen kynnysjännite. Erityiseen sopi-20 va on schottky-diodi. Elementtinä 9 voidaan kuitenkin myös käyttää zenerdiodia. Tärkeätä on, että tämän elementin virta/ jänniteominaiskäyrä vastaa kuvion 3 ominaiskäyrää, jossa virta I on esitetty jännitteen U funktiona. Saavutettaessa kynnysjännite U tulee sellaisesta, aiemmin suuriohmi- b 25 sesta elementistä pieniohminen.

Kuten kuviossa 1 on esitetty, voidaan elementti 9 liittää TIV 2:n runkojännitteeseen 10. Jotta vältyttäisiin TIV:n toimintapisteeseen kohdistuvilta vaikutuksilta, on kondensaattori 8 tällöin välttämätön. Mutta kuvion 2 mukai-30 sesti elementti 9 voidaan myös liittää jännitelähteeseen 11, jonka ansiosta se saa esijännitteen, jolla sen toimintapistettä voidaan siirtää. Käytettäessä tällaista kytkentää voidaan myös luopua kondensaattorista 8.

Jos jännitelähteenä 11 käytetään elektronisesti tuo-35 tettua, oletettua jännitelähdettä esim. toista transim-pedanssivahvistinta - tällöin voidaan myös elementin 9 kautta virtaavaa virtaa käyttää signaalivertailuun.

Claims

1. Kytkentäjärjestely valosähköistä muunninta varten, joka ainakin yhden valoaaltojohtimen omaavalla digi- 5 taalisignaalien siirtotiellä on sovitettu regeneraattori-pisteeseen tai päätelaitteeseen ja jossa on optinen vastaanotin (1), johon valoaaltojohdin on liitetty ja jonka perään on kytketty transimpedanssivahvistin (2) , tunnettu siitä, 10. että vastaanottimen (1) lähtöön (5), sen ja trans- impedanssivahvistimen (2) väliin on liitetty ohminen vastus (7) ja - että vastaanottimen (1) lähtöön (5) lisäksi on liitetty sähköinen elementti (9), jonka vastus on jännit-15 teestä riippuvainen ja joka on toiselta puolelta yhdistetty transimpedanssivahvistimen (2) runkopotentiaaliin (10) ja jonka elementin kynnysjännite on ohmisen vastuksen (7) vastusarvon yhteydessä mitoitettu siten, että transimpedanssivahvistimeen (2) virtaava virta on rajoi-20 tettu maksimaaliseen sallittuun arvoon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että ohmisen vastuksen (7) kanssa sarjaan on kytketty kondensaattori (8).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentä-25 järjestely, tunnettu siitä, että optisena vas- taanottimena (1) käytetään valodiodia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että valodiodina käytetään avalanche-diodia.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kyt kentäjärjestely, tunnettu siitä, että sähköisenä elementtinä (9) käytetään diodia, jonka kynnysjännite on alhainen, edullisesti schottky-diodia.

5 75960

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen kyt-35 kentäjärjestely, tunnettu siitä, että sähköisenä 6 75960 elementtinä (9) käytetään zenerdiodia.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että sähköisen elementin (9) ja runkopotentiaalin (10) väliin on kytket- 5 ty jännitelähde (11).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen kytkentäjärjestely, tunnettu siitä, että jännitelähde (11) on muodostettu elektronisesti tuotetuksi, oletetuksi jännitelähteeksi . 7 75960