FI91928B - Menetelmä ja järjestely optisen vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi - Google Patents

Description

91928

Menetelmä ja järjestely optisen vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi

Esillä oleva keksintö liittyy menetelmään ja jär-5 jestelyyn optisen tiedonsiirtojärjestelmän vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi.

Optinen vastaanotin suunnitellaan yleensä mahdollisimman herkäksi. Parhaat tulokset on saavutettu käyttämällä isoimpedanssista etuastetta. Näiden toteutusten dy-10 namiikkaominaisuudet ovat kuitenkin rajalliset ja voimakkaita optisia signaaleja vastaanotettaessa etuaste ylioh-jautuu ja ilmaistu signaali vääristyy. Eräänlainen kompromissiratkaisu on transimpedanssietuaste. Esimerkiksi kaupallisissa PIN-FET-moduleissa transimpedanssietuasteiden 15 herkkyydet ovat jopa useita desibelejä isoimpedanssietu-asteita huonommat, mutta toisaalta niiden dynamiikka-alue on laajempi.

Dynamiikka-alueen kasvattamiseksi on kehitetty useita erikoisratkaisuja. Esimerkiksi US-patenteissa 4 473 745 20 ja 4 498 197 on ongelma yritetty ratkaista RF-PIN-diodilla, joka ohittaa osan valodiodin synnyttämästä signaalivirrasta maahan, kun vastaanotettu optinen teho on suuri. Toisaalta esimerkiksi US-patentti 4 540 952 käyttää samaan tarkoitukseen säädettävänä resistanssina toimivaa kanavatransis-25 toria.

Valoilmaisindiodin synnyttämässä signaalivirrassa esiintyy sekä tasavirtakomponentti että vaihtovirtakompo-nentti eli varsinainen signaalikomponentti. Mikäli signaali on symmetrinen (NRZ-signaali), on tasavirtakomponentin arvo 30 Id samaa luokkaa kuin vaihtovirtakomponentin huippuarvo Ip, kuten kuviossa 1 on havainnollistettu. US-patenteissa 4 473 745 ja 4 498 197 käytetään ilmaistua tasavirtakom-ponenttia suoraan RF-PlN-diodivaimentimen säätövirtana, mikä on kätevää, koska RF-PIN-diodin resistanssi on suu-35 rilla taajuuksilla kääntäen verrannollinen ohjaavaan vir- * - 2 91928 taan. Vaihtovirtakomponentti on kuitenkin säätävään ta-savirtakomponenttiin nähden niin suuri, että diodi toimii epälineaarisella alueella. Tämän vuoksi US-patenteissa 4 473 745 ja 4 498 197 or> jouduttu käyttämään RF-PIN-dio-5 dia, jonka varauksenkuljettajien elinikä on niin pitkä, etteivät matalimmatkaan signaalispektrin taajuuskomponentit säröydy.

RF-PIN-diodien varauksenkuljettajien riittämätön elinikä tulee ongelmaksi hitaammilla nopeuksilla, varsinkin 10 jos yritetään vastaanottaa signaaleja, joiden balanssi on huono tai jotka sisältävät pitkiä "0"- ja ”1"-jonoja. Jonoja vastaten vaimentimen säätövirta itse asiassa häviää tai kaksinkertaistuu. Seurauksena on voimakas signaalin säröytyminen.

15 Vastaanottimen isoimpedanssisen etuasteen kaista- leveys muuttuu vaimennindiodin resistanssin mukana. Tämän vuoksi etuasteen vahvistimen ulostuloon on sijoitettava säätyvä RC-korjain, joka kompensoi kaistanleveyden muutoksen. US-patentissa 4 498 197 käytetään korjaimessa muut-20 tuvana resistanssina RF-PIN-diodia, jota säädetään yhteisellä ohjausvirralla vaimennindiodin kanssa. Tällöin näiden kahden RF-PIN-diodin resistanssi on aina sama. Kuitenkin signaalikohinasuhteen säilyttäminen edellyttää erityisesti pienillä siirtonopeuksilla, että mainitun korjaimen kon-. 25 densaattorin kapasitanssi on huomattavasti suurempi kuin kapasitanssi vahvistimen sisääntulossa. Seurauksena on korjaimen resistiivisen osan oltava vastaavasti pienempi kuin resistanssi vahvistimen sisääntulossa, jotta korjain toimisi oikein. Siten US-patentin 4 498 197 mukainen yh-30 teistä säätövirtaa käyttävä toteutus johtaa usein käytännön ongelmia. Ensimmäinen vahvistinaste vahvistaa aina sig-naalikomponenttia. Tästä seuraa lisäongelma, koska vaihtovirtakomponentti korjaindiodilla on kasvanut, vaikka säätövirta on pysynyt muuttumattomana. Tämä lisää edelleen 35 epälineaarisuusongelmia.

« 3 91928

Edellä mainitut haitat voitetaan ja monia lisäetuja saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jota sovelletaan optisen vastaanottimen etuasteessa, joka käsittää ilmaisimena toimivan PIN- tai APD-valodiodin sekä trans-5 impedanssi- tai isoimpedanssivahvistimen, jonka sisääntulo on kytketty valodiodin toiseen napaan. Keksinnön mukainen menetelmä käsittää vaiheet: optisen signaalin ilmaisemisen valodiodilla signaalivirran, jolla on tasavirtakomponentti ja vaihtovirtakomponentti, synnyttämiseksi; ilmaistun sig-10 naalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamisen valodio din ja vahvistimen sisääntulon liitäntäpisteeseen kytketyllä ensimmäisellä puolijohdediodivälineellä säätämällä puoli johdediodivälineen dynaamista resistanssia säätötasa-virralla, joka on verrannollinen signaalivirtaan ja jonka 15 arvo on esimerkiksi vähintään kaksi kertaa suurempi kuin ilmaistun signaalivirran vaihtovirtakomponentin huippuarvo. Diodin dynaaminen resistanssi r on kääntäen verrannollinen diodin läpi kulkevaan virtaan I, kuten kuviossa 2 on esitetty. Keksinnön perusidea on, että kun tasavirta I1 va-20 Iitaan riittävän suureksi vaihtovirtakomponenttiin verrat tuna, saadaan diodi toimimaan lineaarisella alueella. Tällöin voidaan RF-PIN-diodin sijasta vapaasti valita mikä tahansa puolijohdediodi pienen estosuunnan vuotovirran ja pienen kapasitanssin perusteella. Tällä on merkitystä, t 25 koska kaupallisten pitkän varauksenkuljettajaeliniän (2000 ns) ja RF-PIN-diodien kapasitanssi on moninkertainen nopeisiin diodeihin nähden. Myös diodin vaimennusefekti on suurta säätövirtaa käytettäessä huomattavasti suurempi kuin tekniikan tason toteutuksissa.

30 Menetelmä käsittää edelleen vaiheen, jossa vaimen- nindiodi tai -diodit estosuuntaisesti biasoidaan suuri-impedanssiseen tilaan, kun optisen signaalin taso on en-naltamäärätyn kynnysarvon alapuolella. Estosuunnassa diodeilla on pieni kapasitanssi (n. 0,05 pF) ja suuri resis-35 tanssi. Tämä on edullista, sillä kun vastaanotettu optinen « > 4 91928 taso on pieni, kaikkien ilmaisinliitantään kytkettyjen komponenttien on oltava mahdollisimman isoimpedanssisessa tilassa. Vaatimus tulee siitä, että valodiodi-ilmaisin on luonteeltaan virtageneraattori ja optimaalinen sovitus 5 toteutuu isoimpedanssiseen kuormaan.

Menetelmän mukaisesti säädetään RC-korjaimen puoli-johdediodivälinettä toisella tasavirralla, joka on verrannollinen ensimmäisen puolijohdediodivälineen säätövirtaan. Tämä toinen säätövirta skaalataan RC-korjaimen kondensaat-10 torin mukaan siten, että korjaimen aikavakio saadaan halutuksi. Myös korjaimen säätövirran täytyy olla oleellisesti suurempi kuin signaali virran vaihtovirtakomponentti, jotta diodi tai diodit eivät vääristä signaalia.

Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää ja sen 15 ensisijaisia suoritusmuotoja selitetään yksityiskohtaisemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää ilmaistua signaalivirtaa, kuvio 2 esittää puolijohdediodin ominaiskäyrää, kuvio 3 esittää erästä keksinnön mukaista optisen 20 vastaanottimen etuastetta, kuvio 4 esittää keksinnön ensisijaista suoritusmuotoa, kun vahvistin on isoimpedanssityyppinen, kuvio 5 esittää keksinnön ensisijaista suoritusmuotoa, kun vahvistin on transimpedanssityyppinen, 25 kuviot 6a-6e esittävät erilaisia keksinnön mukaisia järjestelyitä signaalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamiseksi valodiodin ja vahvistimen liitäntäpisteessä.

Kuviossa 3 on periaatekytkentä eräästä keksinnön mukaisesta etuasteesta. Ilmaisimena toimivan, estosuuntai-30 sesti kytketyn valodiodin PD katodi on kytketty isoimpe-danssisen vahvistimen Ax sisääntuloon. Valodiodin PD ja vahvistimen A1 liitäntäpisteeseen on kytketty kaksi puoli-johdediodia D1 ja D2 . Diodin D2 katodi on kytketty vahvistimen Ax sisääntuloon ja anodi vahvistimen A2 biasoin-35 tilohkolle 31. Diodin D2 anodi on vastaavasti kytketty li • · 5 91928 vahvistimen AL sisääntuloon. Valodiodin PD anodi ja diodin Dx katodi on kytketty säätölohkolle 32.

Vahvistimen Ax ulostuloon on kytketty sarjaan RC-korjaimen kondensaattori Ca ja vastus Ra. Rinnan konden-5 saattorin Ca kanssa on kondensaattorien C4 ja C5 kautta kytketty RC-korjaimen säätödiodi D3. Diodin D3 anodi on kytketty vastuksen R^ kautta säätölohkolle 32 ja katodi on vastaavasti kytketty vastuksen R3 kautta maahan siksi, että diodi D3 on myötäsuuntaisesti biasoitu.

10 Piirin toimintaa tarkasteltessa oletetaan aluksi, että ilmaistu tasavirtakomponentti Id on ylittänyt ennalta-määrätyn kynnysarvon. Tämä kynnysarvo vastaa optista tehoa, joka on riittävästi vastaanottimen herkkyyskynnyksen yläpuolella. Kynnysarvon yläpuolella säätölohko 32 aikaan-15 saa vaimennindiodeilla Dx ja D2 päästösuuntaisen biasoinnin ja muodostaa niiden dynaamista resistanssia r säätävät virrat kertomalla ilmaistun tasavirtakomponentin Id luvulla n. Säätövirta (n x Id) kulkee diodin D2 kautta pisteeseen Pt ja poistuu diodin D3 kautta. Vaimennindiodin D2 läpi kul-20 kee myös valodiodin PD virta, joten sen läpi kulkevan virran arvoksi muodostuu (n+l)Id. Skaalauskerroin n valitaan vähintään niin suureksi (esim. n^2), että diodit D3 ja D2 eivät vääristä signaalin vaihtovirtakomponenttia ja että signaalivirran vaihtovirtakomponentti ei aiheuta vastaan-25 ottimen myöhempien asteiden saturaatiota. Kondensaattorit C2 ja C3 kytkevät vaimennindiodit D2 ja D2 maahan, jolloin ne muodostavat liitospisteessä Pt esiintyvälle signaalin vaihtovirtakomponentille kuorma vastuksen, jonka arvo muuttuu säätövirran funktiona siten, että säätövirran kasvaes-'·' 30 sa kuormavastuksen resistanssi pienenee.

Jos skaalauskerroin on esimerkiksi kymmenen, putoaa seuraavilla vahvistinasteilla ja korjailuilla esiintyvä signaalin maksimitaso 20 dB, ja epälineaarisuusongelmat häviävät.

35 Vahvistinten A2 ja Aj välissä olevan RC-korjaimen, 6 91 928 jonka muodostavat vastus Ra, kondensaattori Ca ja korjain-diodi D3, aikavakio täytyy pitää samana kuin liitospis-teessä Px esiintyvien resistanssien ja hajakapasitanssien V ' muodostaman RC-piirin aikavakio. Tämä tapahtuu säätämällä 5 korjaindiodin D3 dynaamista resistanssia säätölohkon 32 synnyttämällä toisella säätövirralla m x Id, joka on verrannollinen ensimmäiseen säätövirtaan n x Id. Skaalausker-roin m valitaan korjainkapasitanssin Ca mukaan siten, että edellämainittu aikavakioehto toteutuu. Korjainkapasitans-10 sin Ca arvo valitaan edullisesti niin, että sen impedanssi on korjattavan taajuusalueen ylärajoilla samaa suuruusluokkaa kuin korjainvastuksen Ra arvo. Siten korjainkapasitanssin Ca arvo ja skaalauskertoimen m arvo ovat eri siirtonopeuksilla erilaisia. Skaalauskertoimen m ansiosta 15 korjainkomponenttien Ca ja Ra arvot voidaan valita vapaasti optimaalisen signaalikohinasuhteen ja dynamiikan aikaansaamiseksi.

Vastaanotetun optisen tason ollessa ennaltamäärätyn kynnysarvon alapuolella, säätölohko 32 ja biasointipiiri 20 31 biasoivat diodit Dr ja D2 estosuuntaisesti. Ilmaisupiste

Pt on tällöin hyvin suuri-impedanssisessa tilassa ja etu-asteen herkkyys optimoidaan.

Kuviossa 3 esitetty biasointilohko 1 kuvaa yleisesti vahvistimen biasointia, kun säätölohko on toiminnas-25 sa, ja se voidaan käytännössä toteuttaa lukuisilla, alan ammattimiehelle ilmeisillä tavoilla. Kuvion 3 tapauksessa biasointilohko 31 synnyttää biasointijännitteet diodille

V

Kuvion 3 säätölohko 32 kuvaa yleisesti niitä kyt-30 kentöjä ja piirejä, jotka tarvitaan diodien säätövirtojen ja biasointi jännitteiden synnyttämiseen. Tämän vuoksi esimerkiksi biasointilohko 31 voitaisiin sisällyttää säätö-lohkoon. Säätölohko 32 voidaan toteuttaa monilla tavoin ilman, että poiketaan keksinnöllisestä ajatuksesta.

35 Optisella kuidulla toteutetaan siirtoyhteyden vai- li 7 91 928 mennus on vakaa, joten nopeaa säädön reagoimista tasavir-takomponentin Id muutoksiin ei tarvita. Tämän vuoksi voidaan skaalauspiirin säätövirtoja ylläpitävälle aikavakiolle antaa niin suuri arvo, £ttei säätö oleellisesti reagoi 5 balansoimattoman ja kood^amattoman signaalin ja pitkien "0"- tai "1"-jonojen aiheuttamiin tasavirtakomponentin Id vaihteluihin.

Jos vahvistimena Ax käytetään transimpedanssivah-vistinta, ei korjainta Ce - Re - D3 tarvita, mikäli vah-10 vistimen A1 kaistaleveys säilyy diodien Dx ja 02 aiheuttamasta vaimennuksesta huolimatta. Tällöin ei myöskään säätölohkon 32 tarvitse synnyttää RC-korjaimen säätövirtaa.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön ensisijainen suoritusmuoto käytettäessä isoimpedanssivahvistinta Ax . Kuvion 15 3 korjaindiodi D3 on nyt korvattu kahdella korjaindiodilla D4 ja D5 , joiden anodit on kytketty yhteen ja vastuksen R8 kautta maahan. Diodin D4 katodi on kytketty vastuksen R6 kautta ja diodin D5 katodi vastaavasti vastuksen R7 kautta samaan pisteeseen säätölohkolle 42. Kondensaattorit 20 C4 ja C5 kytkevät diodien D4 ja D5 katodit korjainkonden-saattorin Ce napoihin. Korjaindiodit D4 ja D5 ovat siten signaalivirran vaihtovirtakomponentin kannalta sarjassa ja säätövirran kannalta rinnan. Jotta korjaindiodien D4 ja D5 sarjaankytketty resistanssi olisi yhtä suuri kuin 25 kuvion 3 korjaindiodin resistanssi, on diodien läpi kulkevan säätövirran oltava kaksinkertainen, ja kokonaisvirran m x ld nelinkertainen kuvion 3 tapaukseen verrattuna. Näin säätövirta saadaan pysymään oleellisesti suurempana kuin vaihtovirtakomponentti ja entistä paremmin vältetään epä-30 lineaarisuusongelmat. Tarvittaessa voidaan sarjaankytketty jen korjaindiodien määrää edelleen lisätä. Kunkin diodin läpi kulkevan säätövirran täytyy olla diodien lukumäärän suuruisen kertoimen verran suurempi kuin yhden diodin tapauksessa, jotta saadaan sama kokonaisresistanssi. Esi-35 merkiksi, jos diodi D3 korvataan kahdella diodilla ja vas- • 8 91928 taavasti D4 korvataan kahdella diodilla ja vastaavasti D4 korvataan kahdella diodilla, on sarjaankytkennässä neljä diodia ja säätövirta nelinkertainen signaalivirran tasa-virtakomponentin säilyessä.vakiona.

5 Kuvion 4 säätölohko. 42 (joka suorittaa kuvion 3 L 1 lohkon 32 toiminnot) käsittää transistorien , Q2 ja Q3 muodostaman virtapeilikytkennän. Transistorin Qx kollektori ja kanta on kytketty valodiodin anodille ja vastuksen R4 kautta käyttöjännitteeseen -12 V. Transistorin Q1 kanta 10 on edelleen kytketty transistorien Q2 ja Q3 kannalle. Vastus R4 määrää kynnysarvon, jolla säätövirtojen skaalaus alkaa. Kun virta Id on kynnysarvoa pienempi, ovat transistorit Q1 , Q2 ja Q3 suljettuja, ja virta Id kulkee kokonaisuudessaan vastuksen R4 kautta. Tällöin vaimennindiodi Dx 15 on kytketty estosuuntaiseksi vastuksen Rj kautta saatavalla +12 V jännitteellä. Vastaavasti biasointipiiri A3 kytkee vaimennindiodin D2 estosuuntaiseksi.

Varsinainen säätötoiminta alkaa kun virran Id vastuksen R4 yli aiheuttama jännite on riittävän suuri saamaan 20 transistorit Q:, Q2 ja Q3 johtaviksi. Tällöin biasoidaan myös diodit Dx , D2 , D4 ja D5 päästösuuntaan. Transistorien läpi kulkevat virrat määräytyvät niiden emitterivastusten R, R/n ja R/m suhteista siten, että pienempi emitterivastus aiheuttaa suuremman virran. Kuviossa 4 transistorin Q2 läpi 25 kulkee virta Id , transistorin Q2 läpi virta n x ld ja transistorin Q3 läpi virta m x Id. Skaalauskertoimet valitaan aikaisemmin esitetyllä tavalla.

Kuviossa 5 on esitetty vastaava kytkentä transim-pedanssivahvistimelle \ . Erona kuvioon 4 on, että vahvis-30 timessa Ax on takaisinkytkentävastus Rf ja että korjain sekä sitä vastaava transistori on jätetty pois. Kytkennän toiminta vastaa oleellisesti kuvion 4 piirin toimintaa.

Kuvioissa 6a - 6d on esitetty vaihtoehtoisia järjestelyitä, jotka keksinnön mukaisesti vaimentavat signaalia 35 valodiodin PD ja vahvistimen A2 liitäntäpisteessä P2. Mi- li 9 91928 käli vahvistin vaatii ulostuloonsa RC-korjaimen, voidaan käyttää esimerkiksi edellä esitettyjä korjaimia.

Kuviossa 6a on vahvistimena kanavatransistori Q4, jonka hila on kytketty valodiodin PD katodille. Kytkennän 5 erikoisuus on siinä, ettäjtoisena vaimennindiodina toimii kanavatransistorin Q4 (GaAs-FE) hilaschottkydiodi, mikä järjestely pienentää ilmaisinpisteen Pa komponenttien määrää ja vähentää näin mainitun pisteen hajakapasitanssia.

Lohko 62a järjestää valodiodin PD ja diodin Dx bia-10 sointijännitteet. Pienillä optisen signaalin tasoilla on diodi estosuuntaisesti biasoitu. Myös hilaschottkydiodi biasoidaan estosuuntaiseksi hilalle tuodulla 0 V tai negatiivisella jännitteellä. Kun tietty kynnysarvo ylitetään, diodin Dx ja hilaschottkydiodi saatetaan johtavaksi ja 15 säätölohko 62a syöttää diodin Dx ja hilaschottkydiodin dynaamista resistanssia säätävät tasavirrat n x 11 ja (n- 1) Id , jolloin mainitut diodit toimivat säädettävinä vai-mentimina.

Kanavatransistorin Q4 biasoinnin (vastuksen Rb kaut-20 ta) on kyettävä kompensoimaan positiivisesta hilajännitteestä johtuva kanavavirran lisäys. Jos FET:issä on kaksi hilaa, voidaan korjaukseen käyttää näistä ylimääräistä.

Ainoa ero kuvioiden 6a ja 6b välillä on, että diodi Dx on poistettu ja sen sijasta käytetään vaimennindiodina 25 valodiodia PD. Toisena vaimennindiodina toimii edelleen kanavatransistorin Q4 hilaschottkydiodi. Lohko 62b syöttää säätövirran n x Id päästösuuntaisesti biasoitujen valo-diodien PD ja hilaschottkydiodin läpi, jolloin niiden dynaaminen resistanssi muuttuu säätövirran funktiona. Tieto 30 vsataanotetun signaalin tasosta saadaan esimerkiksi vastaanottimen AGC-piiriltä. Pienillä optisen signaalin tasoilla lohko 62b voi kytkeä valodiodin PD ja hilachottky-diodin estosuuntaisiksi. Tällöin maksimoidaan herkkyys ja minimoidaan hajakapasitanssit. Kuviossa 6b esitetyn kytken-35 nän merkittävä etu on, että kapasitanssiherkässä ilmaisin- • 10 91928 liitoksessa Px ei valodiodin PD ja FETrin Q4 lisäksi tarvita muita komponentteja. Vastus on FET:in Q4 biasoin-tivastus.

i

Lohkot 62a ja 62b kuvaavat yleisesti kytkentää, joka 5 synnyttää tarvittavat jännitteet ja säätövirrat, vastaten esimerkiksi kuvion 3 lohkoja 1 ja 2. Jos vahvistin Aj vaatii RC-korjainta, voivat lohkot 62a ja 62b synnyttää sää-tövirran myös RC-korjainta varten.

Kuviossa 6c on esitetty järjestely, jolla voidaan 10 hyvin yksinkertaisesti toteuttaa keksinnöllinen perusajatus, että puolijohdediodien dynaamista resistanssia säätävän tasavirran täytyy olla oleellisesti suurempi kuin sig-naalivirran vaihtovirtakomponentin huippuarvo.

Valodiodin PD ja vahvistimen Aj liitospisteeseen 15 Px on kytketty sarjaan kolme diodia D6 , D7 ja D, siten, että diodin D6 katodi on kytketty valodiodin PD katodille, diodin D7 katodi on kytketty diodin D6 anodille ja diodin D8 katodi on kytketty diodin D7 anodille. Diodien D6 ja D8 anodit on kytketty kondensaattorien C6 ja C, kautta 20 maahan. Vastaavasti on diodin D7 anodi kytketty kondensaattorin C8 kautta liitospisteeseen Px. Diodit D6 - D8 on näin kytketty tsavirran Id kannalta sarjaan ja vaihtovirtakomponentin kannalta rinnan. Kun diodit D6 - De ovat päästö-suuntaan biasoituja ja valodiodi PD on estosuuntaan bia-25 soitu, aiheuttaa valodiodilla PD vastaanotettu optinen signaali tasavirtakomponentin ld, joka kulkee diodien D6-De läpi säätäen kullekin dynaamisen resistanssin r. Koska diodit D6 - De ovat vaihtovirtakomponentin kannalta rinnan, ovat myös niiden resistanssit rinnan ja kokonaisresistans-30 siksi vaihtovirtakomponentille muodostuu r/3. Näin signaa-. livirran vaihtovirtakomponentti automaattisesti vaimenee kolmasosaan tasavirtakomponentista Id . Lohko 62c kuvaa yleisesti kytkentää, joka synnyttää tarvittavat jännitteet. Mikäli vahvistin Ax vaatii RC-korjaimen ulostuloonsa, voi 35 lohko 62c synnyttää säätövirran myös korjaindiodille.

« 91 S28 11

Kuvio 6d esittää kytkennän, jossa estosuuntaisesti biasoidun valodiodin PD katodin ja vahvistimen Ax liitän-täpisteeseen on kytketty päästösuuntaisesti biasoidun vai-mennindiodin Dx katodi. Varsinainen optinen signaali tuo-5 daan valodiodille PD optisella kuidulla F1 . Kytkennässä on myös LED tai laserdiodi D3, joka lähettää valodiodille PD moduloimatonta lisävaloa esimerkiksi toista optista kuitua F2 pitkin. Ilmaistu lisävalo kasvattaa valodiodin ilmaisemaa tasavirtakomponenttia ld , joka kulkee diodin 10 Dt läpi. Jos moduloimattoman lisävalon taso on (n-1) kertainen varsinaisen optisen signaalin keskimääräiseen tasoon verrattuna saadaan säätövirraksi n x Id. Valodiodin tehon määräävä ohjaussignaali voidaan synnyttää esimerkiksi myöhemmin vastaanottimessa sijaitsevan AGC-piirin avulla.

15 Lohko 62d kuvaa yleisesti tarvittavaa ohjauskytkentää, joka synnyttää diodien PD ja D2 biasointijännitteet ja, jos tarvitaan, myös säätövirran RC-korjaimelle. Pienillä optisilla tehoilla voi lohko 62d kytkeä diodin Dx estosuun-taiseksi.

20 Kuviossa 6e on esitetty järjestely, jossa valodiodin PD ja vahvistimen A1 liitäntäpisteeseen on kytketty vaimen-nindiodi Dx ja kanavatransistori Q5, joka synnyttää diodin D: lisäsäätövirran n x Id. Kanavatransistorin Q5 hilalle tuleva ohjaussignaali CTRL saadaan lohkosta 62e. Lohko 62e 25 synnyttää tarvittavat biasointijännitteet ja mahdollisen säätövirran RC-korjaimelle.

Edellä olevassa suoritusmuodossa valodiodi PD bia-soidaan ainakin yhden vaimennindiodin kautta, kun vaimen-nindiodit ovat myötäsuuntaisesti biasoituja, ts. kun valo-30 diodin synnyttämä tasavirta on suuri. Pienten signaalin tasavirtojen aikana valodiodi biasoidaan suuriarvoisen sarjavastuksen kautta (ei esitetty) hyvin tunnetulla tavalla.

Kuviossa 5 esitetyn transimpedanssivahvistimen AI 35 toimintaa voidaan parantaa korvaamalla vastus Rf muulla 12 91928 takaisinkytkentäjärjestelyllä. Vahvistimen Ax ulostuloon sijoitetaan jännitteenjakaja, jolla osa ulostulosignaalista syötetään sarjakondensaattorin kautta diodin D2 anodille ja diodin D2 kautta vahyistimen AI sisääntuloon. Tällä 5 järjestelyllä varmistetaap.tehokas takaisinkytkentä jopa t diodien Dx ja D2 suurella vaimennuksella.

Vaikka selityksessä on kuvattu esillä olevan keksinnön tiettyjä suoritusmuotoja, on ymmärrettävä, että erilaisia muutoksia ja muunnelmia voidaan tehdä poikkeamatta 10 oheisissa vaatimuksissa määritetystä suojapiiristä ja keksinnöllisestä ajatuksesta. Erityisesti säätövirtojen ja biasointijännitteiden synnyttäminen voidaan toteuttaa hyvin monella edellä esitetystä poikkeavalla tavalla.

H

Claims (9)

91 928

1. Menetelmä optisen vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi, joka etuaste käsittää valo-5 diodin (PD), joka toimii |lmaisimena, sekä vahvistinväli-neen (AI), jonka sisääntulo on kytketty valodiodin (PD) yhteen napaan, mainitun menetelmän käsittäessä vaiheet optisen signaalin ilmaisemisen valodiodin (PD) avulla signaalivirran, joka käsittää tasavirtakomponentin ja 10 vaihtovirtakomponentin, synnyttämiseksi, signaalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamisen myötäsuuntaisesti biasoidulla puolijohdediodivälineellä (D3 , D2 ; D6 , D7 , De), joka on kytketty suoraan valodiodin (PD) ja vahvistinvälineen (AI) sisääntulon väliseen lii-15 täntäpisteeseen (Px), tunnettu siitä, että se edelleen käsittää vaiheet puolijohdediodivälineen dynaamiseen resistanssin säätämisen dc-säätövirralla, joka kulkee puolijohdevälineen kautta ja on verrannollinen signaalivirran keskiarvoon, 20 dc-säätövirran arvon asettamisen oleellisesti suu remmaksi kuin signaalivirran vaihtovirtakomponetin huippuarvo vahvistinvälineen sisääntulossa, niin että puolijoh-dediodiväline ei vääristä signaalivirran vaihtovirtakom-ponenttia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että se edelleen käsittää vaiheena mainitun puoli johdediodivälineen (Dx , D2 ; D6 , D7 , De ) esto-suuntaisen biasoinnin, kun vastaanotetun optisen signaalin taso on matalampi kuin ennalta määrätty kynnystaso.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se edelleen käsittää vaiheina vahvistinvälineen kaistanleveyden stabiloimisen korjaimella, joka käsittää vahvistinvälineen ulostulon kanssa sarjaan kytketyn kondensaattorin (Ce) sekä ainakin 35 yhden puolijohdediodin (D3 , D4 , D5 ), joka on kytketty rin- 91 928 nan mainitun kondensaattorin (Ce) kanssa, korjainvälineen aikavakion muuttamisen säätämällä mainitun ainakin yhden puolijohdediodin dynaamista resistanssia toisella tasavir-ralla (n x Ia), joka on yerrannollinen dc-säätövirtaan (n 5 x Id) toisenvirran (n x Id), arvon asettamisen oleellisesti suuremmaksi kuin signaalivirran vaihtovirtakomponentin huippuarvo vahvistinvälineen (AI) ulostulossa, niin että mainittu ainakin yksi puolijohdediodi toimii lineaarisesti vääristämättä signaalivirran vaihtovirtakomponenttia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että se edelleen käsittää vaiheena mainitun dc-säätövirran (n x Id) synnyttämisen lähettämällä moduloimatonta lisävaloa valodiodille (PD), lisävalon tason ollessa oleellisesti suurempi kuin optisen signaalin oma 15 keskimääräinen taso, niin että lisävalon synnyttämän dc-säätövirran (n x Id) arvo on riittävä aikaansaamaan puoli-johdediodivälineen (Dj, D2 ; D6, D7 , De ) toimiminen lineaarisesti ilman että se vääristää signaalivirran vaihtovirtakomponenttia . 20

5. Järjestely optisen vastaanottimen etuasteen dy namiikka-alueen kasvattamiseksi, joka etuaste käsittää valodiodin (PD) vastaanotetun optisen signaalin ilmaisemiseksi ja signaalivirran, joka on verrannollinen mainittuun optiseen signaaliin ja joka käsittää tasavirtakompo-' 25 nentin ja vaihtovirtakomponentin, synnyttämiseksi sekä vahvistinvälineen (AI), jonka sisääntulo on kytketty valo-diodin yhteen napaan, tunnettu siitä, että mainittu järjestely käsittää myötäsuuntaisesti biasoidun puolijohdediodivälineen 30 (Dj, D2 ; D6, D7 , De), joka on suoraan kytketty mainitun vahvistinvälineen (AI) ja mainitun valodiodin (PD) väliseen liitäntäpisteeseen signaalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamiseksi, ja ohjausvälineen (32; 42; 52; 62a - 62e), joka vas-35 teenä signaalivirran keskimääräiselle arvolle synnyttää 91928 dc-säätövirran, joka säätää mainitun puolijohdediodiväli-neen dynaamista resistanssia, mainitun dc-ohjausvirran kulkiessa mainitun puolijohdediodin välineen kautta ja käsittäessä arvon, joka (on olleellisesti suurempi kuin 5 signaalivirran vaihtovirtpkomponentin huippuarvo vahvis-tinvälineen (AI) sisääntulossa, niin että puolijohdediodi-väline (Da , D2 ; D6, D7, Da ) ei vääristä signaalivirran vaihtovirtakomponenttia.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, t u n-10 n e t t u siitä, että mainittu ohjausväline (32; 42; 52; 62a - 62e) estosuuntaisesti biasoi mainitun puolijohde-diodivälineen (Dx , D2 ; D6 , D7, D8 ) suuri-impedanssiseen tilaan, kun optisen signaalin taso on ennalta määrätyn kynnystason alapuolella, ja säätää mainitun puolijohde-15 diodivälineen dynaamista resistanssia, kun optisen signaalin taso on ennalta määrätyn kynnystason yläpuolella.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu ensimmäinen puolijoh-dediodiväline käsittää kaksi sarjaankytkettyä puolijohde- 20 diodia (Da, D2), mainittujen diodien välisen liitäntäpis-teen ollessa kytketty vahvistinvälineen (AI) ja valodiodin (PD) väliseen liitäntäpisteeseen.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että mainittu ohjausväline käsittää vä- 25 lineet (62d, D,, F2) moduloimattoman lisävalon lähettämiseksi valodiodille (PD), lisävalon tason ollessa oleellisesti suurempi kuin optisen signaalin oma keskimääräinen taso, niin että lisävalon synnyttämän dc-säätövirran arvo on riittävä aiheuttamaan puolijohdediodivälineen toimiminen 30 lineaarisesti ilman että se vääristää signaalivirran vaihtovirtakomponenttia.

9. Järjestely optisen vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi, joka etuaste käsittää valodiodin (PD) optisen signaalin ilmaisemiseksi ja sig- 35 naalivirran, joka on verrannollinen mainittuun signaaliin 91928 ja käsittää dc-komponentin, synnyttämiseksi sekä vahvis-tinvälineen (AI), jonka sisääntulo on kytketty valodiodin (PD) yhteen napaan, tunnettu siitä, että mainittu järjestely käsittää ainakin kaksi myötäsuuntaisesti bia-5 soitua puolijohdediodia (.£>$, D7 , De ), jotka on kytketty valodiodin (PD) ja vahvistinvälineen (AI) sisääntulon väliseen liitäntäpisteeseen sellaisella tavalla, että puoli-johdediodit (D6, D7, De) on kytketty signaalivirran tasa-virtakomponentin kannalta sarjaan ja signaalivirran vaih-10 tovirtakomponentin kannalta rinnan, niin että signaalivirran tasavirtakomponentin arvon suhde vaihtovirtakomponentin arvoon on yhtä suuri kuin mainittujen puolijohdediodien lukumäärä. « 91928