FI91928C - Menetelmä ja järjestely optisen vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi - Google Patents

Description

91928

MenetelmS ja j&rjestely optisen vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi

Esilia oleva keks^ntd liittyy menetelmaan ja jar-5 jestelyyn optisen tiedons^irtojarjestelman vastaanottimen etuasteen dynamiikka-alueen kasvattamiseksi.

Optinen vastaanotin suunnitellaan yleensa mahdol-lisimman herkaksi. Parhaat tulokset on saavutettu kaytta-maiia isoimpedanssista etuastetta. Nåiden toteutusten dy-10 namiikkaominaisuudet ovat kuitenkin rajalliset ja voimak-kaita optisia signaaleja vastaanotettaessa etuaste ylioh-jautuu ja ilmaistu signaali vaaristyy. Erddnlainen kompro-missiratkaisu on transimpedanssietuaste. Esimerkiksi kau-pallisissa PIN-FET-moduleissa transimpedanssietuasteiden 15 herkkyydet ovat jopa useita desibeleja 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 synnyttSmåstå signaalivirrasta maahan, kun vastaanotettu optinen teho on suuri. Toisaalta esimerkiksi US-patentti 4 540 952 kåyttåå samaan tarkoi-tukseen saadettåvanS resistanssina toimivaa kanavatransis-25 toria.

Valoilmaisindiodin synnyttåm&sså signaalivirrassa esiintyy seka tasavirtakomponentti etta vaihtovirtakompo-nentti eli varsinainen signaalikomponentti. Mikali 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 kaytetaan ilmaistua tasavirtakom-ponenttia suoraan RF-PlN-diodivaimentimen sSåtOvirtana, mika on katevaa, koska RF-PIN-diodin resistanssi on suu-35 rilla taajuuksilla kaantåen verrannollinen ohjaavaan vir- * - 2 91928 taan. Vaihtovirtakomponentti on kuitenkin sSStavSSn ta-savirtakomponenttiin nShden niin suuri, etta diodi toimii epdlineaarisella alueella. Taman vuoksi US-patenteissa 4 473 745 ja 4 498 197 or* jouduttu kayttåmåån RF-PIN-dio-5 dia, jonka varauksenkuljettajlen elinika on nlln pitka, ettelvåt matalimmatkaan signaalispektrin taajuuskomponentit sSrOydy.

RF-PIN-diodien varauksenkuljettajlen riittamatiin elinika tulee ongelmaksi hitaammilla nopeuksilla, varsinkin 10 jos yritetåån vastaanottaa signaaleja, joiden balanssi on huono tai jotka sisaitavat pitkia "0"- ja ”l"-jonoja. Jo-no ja vastaten vaimentimen saatOvirta itse asiassa haviaa tai kaksinkertaistuu. Seurauksena on voimakas signaalin sardytyminen.

15 Vastaanottimen isoimpedanssisen etuasteen kaista- leveys muuttuu vaimennindiodin resistanssin mukana. Taman vuoksi etuasteen vahvistimen ulostuloon on sijoitettava saatyva RC-korjain, joka kompensoi kaistanleveyden muu-toksen. US-patentissa 4 498 197 kaytetaan korjaimessa muut-20 tuvana resistanssina RF-PIN-diodia, jota saadetaan yhtei-selia ohjausvirralla vaimennindiodin kanssa. Taildin naiden kahden RF-PIN-diodin resistanssi on aina sama. Kuitenkin signaalikohinasuhteen sailyttåminen edellyttåa erityisesti pienilia siirtonopeuksilla, etta mainitun korjaimen kon-. 25 densaattorin kapasitanssi on huomattavasti suurempi kuin kapasitanssi vahvistimen sisaantulossa. Seurauksena on korjaimen resistiivisen osan oltava vastaavasti pienempi kuin resistanssi vahvistimen sisaantulossa, jotta korjain toimisi oikein. Siten US-patentin 4 498 197 mukainen yh-30 teista saatOvirtaa kayttava toteutus johtaa usein kaytannOn ongelmia. Ensimmainen vahvistinaste vahvistaa aina sig-naalikomponenttia. Tasta seuraa lisaongelma, koska vaihtovirtakomponentti korjaindiodilla on kasvanut, vaikka saatdvirta on pysynyt muuttumattomana. Tama lisaa edelleen 35 epaiineaarisuusongelmia.

« 3 91928

Edellå mainitut haitat voitetaan ja monia lisåetuja saavutetaan keksinnon mukaisella menetelmållå, jota sovel-letaan optlsen vastaanottimen etuasteessa, joka kåsittåå ilmaisimena toimivan PIN- tai APD-valodiodin sekå trans-5 impedanssi- tai isoimpedanssivahvistimen, jonka sisååntulo on kytketty valodiodin toiseen napaan. Keksinnon mukainen menetelmå kåsittåå vaiheet: optisen signaalin ilmaisemisen valodiodilla signaalivirran, jolla on tasavirtakomponentti ja vaihtovirtakomponentti, synnyttåmiseksi; ilmaistun sig-10 naalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamisen valodio din ja vahvistimen sisååntulon liitåntåpisteeseen kytke-tyllå ensimmåisellå puolijohdediodivålineellå sååtåmållå puoli johdediodivålineen dyna amis t a resistanssia sååtotasa-virralla, joka on verrannollinen signaalivirtaan ja jonka 15 arvo on esimerkiksi våhintåån kaksi kertaa suurempi kuin ilmaistun signaalivirran vaihtovirtakomponentin huippuar-vo. Diodin dynaaminen resistanssi r on kååntåen verrannollinen diodin låpi kulkevaan virtaan I, kuten kuviossa 2 on esitetty. Keksinnon perusidea on, ettå kun tasavirta I1 va-20 litaan riittåvån suureksi vaihtovirtakomponenttiin verrat- tuna, saadaan diodi toimimaan lineaarisella alueella. Tål-16in voidaan RF-PIN-diodin sijasta vapaasti valita mikå tahansa puolijohdediodi pienen estosuunnan vuotovirran ja pienen kapasitanssin perusteella. Tållå on merkitystå, t 25 koska kaupallisten pitkån varauksenkuljettajaeliniån (2000 ns) ja RF-PIN-diodien kapasitanssi on moninkertainen no-peisiin diodeihin nåhden. Myos diodin vaimennusefekti on suurta sååtovirtaa kåytettåesså huomattavasti suurempi kuin tekniikan tason toteutuksissa.

30 Menetelmå kåsittåå edelleen vaiheen, jossa varmen- nindiodi tai -diodit estosuuntaisesti biasoidaan suuri-impedanssiseen tilaan, kun optisen signaalin taso on en-naltamååråtyn kynnysarvon alapuolella. Estosuunnassa dio-deilla on pieni kapasitanssi (n. 0,05 pF) ja suuri resis-35 tanssi. Tåmå on edullista, sillå kun vastaanotettu optinen > « 4 91928 taso on pieni, kaikkien ilmaisinliitantåån kytkettyjen komponenttien on oltava mahdollisimman isoimpedanssisessa tilassa. Vaatimus tulee silta, etta valodiodi-ilmaisin on luonteeltaan virtageneraattori ja optimaalinen sovitus 5 toteutuu isoimpedanssiseen kuormaan.

Menetelman mukaisesti saadetaan RC-korjaimen puoli-johdediodivaiinetta toisella tasavirralla, joka on verran-nollinen ensimmåisen puolijohdediodivaiineen såStOvirtaan. Tama toinen saatOvirta skaalataan RC-korjaimen kondensaat-10 torin mukaan siten, etta korjaimen aikavakio saadaan halu-tuksi. MyiJs korjaimen saatOvirran taytyy olla oleellisesti suurempi kuin signaalivirran vaihtovirtakomponentti, jotta diodi tai diodit eivat vaarista signaalia.

Esillå olevan keksinnOn mukaista menetelmaa ja sen 15 ensisijaisia suoritusmuotoja selitetaan yksityiskohtaisem-min seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittaa ilmaistua signaalivirtaa, kuvio 2 esittaa puolijohdediodin ominaiskdyraa, kuvio 3 esittaa erasta keksinnOn mukaista optisen 20 vastaanottimen etuastetta, kuvio 4 esittaa keksinnOn ensisijaista suoritusmuo-toa, kun vahvistin on isoimpedanssityyppinen, kuvio 5 esittaa keksinnOn ensisijaista suoritusmuo-toa, kun vahvistin on transimpedanssityyppinen, 25 kuviot 6a-6e esittdvat erilaisia keksinnOn mukaisia jarjestelyita signaalivirran vaihtovirtakomponentin vai-mentamiseksi valodiodin ja vahvistimen liitantapisteessa.

Kuviossa 3 on periaatekytkenta eraasta keksinnOn mukaisesta etuasteesta. Ilmaisimena toimivan, estosuuntai-30 sesti kytketyn valodiodin PD katodi on kytketty isoimpe-danssisen vahvistimen Ax sisaantuloon. Valodiodin PD ja vahvistimen A1 liitantapisteeseen on kytketty kaksi puoli-johdediodia D1 ja D2 . Diodin D2 katodi on kytketty vahvistimen At sisaantuloon ja anodi vahvistimen A2 biasoin-35 tilohkolle 31. Diodin D2 anodi on vastaavasti kytketty li • · 5 91928 vahvistimen AL sisååntuloon. Valodiodin PD anodi ja diodin Dx katodi on kytketty saatolohkolle 32.

Vahvistimen Ax ulostuloon on kytketty sarjaan RC-korjaimen kondensaattori Ca ja vastus Ra. Rinnan konden-5 saattorin Ca kanssa on kondens aat tor ien C4 ja C5 kautta kytketty RC-korjaimen sååtodiodi D3. Diodin D3 anodi on kytketty vastuksen R^ kautta saatolohkolle 32 ja katodi on vastaavasti kytketty vastuksen R3 kautta maahan siksi, ettå diodi D3 on myotasuuntaisesti biasoitu.

10 Piirin toimintaa tarkasteltessa oletetaan aluksi, ettå ilmaistu tasavirtakomponentti Id on ylittånyt ennalta-mååråtyn kynnysarvon. Tama kynnysarvo vastaa optista te-hoa, joka on riittåvåsti vastaanottimen herkkyyskynnyksen ylåpuolella. Kynnysarvon ylåpuolella sååtolohko 32 aikaan-15 saa vaimennindiodeilla Dx ja D2 pååstosuuntaisen biasoinnin ja muodostaa niiden dynaamista resistanssia r sååtåvåt virrat kertomalla ilmaistun tasavirtakomponentin Id luvulla n. Sååtovirta (n x Id) kulkee diodin D2 kautta pisteeseen Pt ja poistuu diodin D3 kautta. Vaimennindiodin D2 låpi kul-20 kee myos valodiodin PD virta, joten sen låpi kulkevan vir-ran arvoksi muodostuu (n+l)Id. Skaalauskerroin n valitaan våhintåån niin suureksi (esim. n^2), ettå diodit D3 ja D2 eivåt vååristå signaalin vaihtovirtakomponenttia ja ettå signaalivirran vaihtovirtakomponentti ei aiheuta vastaan-25 ottimen myohempien asteiden saturaatiota. Kondensaattorit C2 ja C3 kytkevåt vaimennindiodit D2 ja D2 maahan, jolloin ne muodostavat liitospisteesså Pt esiintyvålle signaalin vaihtovirtakomponentille kuormavastuksen, jonka arvo muut-tuu sååtovirran funktiona siten, ettå sååtovirran kasvaes-'* 30 sa kuormavastuksen resistanssi pienenee.

Jos skaalauskerroin on esimerkiksi kymmenen, putoaa seuraavilla vahvistinasteilla ja korjaimilla esiintyvå signaalin maksimitaso 20 dB, ja epålineaarisuusongelmat håviåvåt.

35 Vahvistinten Ax ja Aj vålisså olevan RC-korjaimen, 6 91928 jonka muodostavat vastus Ra, kondensaattori Ca ja korjain-diodi D3, aikavakio tåytyy pitåå samana kuin liitospis-teesså Px esiintyvien resistanssien ja hajakapasitanssien V ' muodostaman RC-piirin aikavakio. Tama tapahtuu sååtåmållå 5 korjaindiodin D3 dynaamista resistanssia sååtolohkon 32 synnyttåmållå toisella saatovirralla m x Id, joka on ver-rannollinen ensimmåiseen sååtovirtaan n x Id. Skaalausker-roin m valitaan korjainkapasitanssin Ca mukaan siten, ettå edellåmainittu aikavakioehto toteutuu. Korjainkapasitans-10 sin Ca arvo valitaan edullisesti niin, ettå sen impedanssi on korjattavan taajuusalueen ylårajoilla samaa suuruus-luokkaa 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 dynsuaiikan aikaan-saamiseksi.

Vastaanotetun optisen tason ollessa ennaltamååråtyn kynnysarvon alapuolella, sååtolohko 32 ja biasointipiiri 20 31 biasoivat diodit Dr ja D2 estosuuntaisesti. Ilmaisupiste on tålloin hyvin suuri-impedanssisessa tilassa ja etu-asteen herkkyys optimoidaan.

Kuviossa 3 esitetty biasointilohko 1 kuvaa yleises-ti vahvistimen Ax biasointia, kun sååtolohko on toiminnas-25 sa, ja se voidaan kåytånnosså toteuttaa lukuisilla, alan ammattimiehelle ilmeisillå tavoilla. Kuvion 3 tapauksessa biasointilohko 31 synnyttåå biasointijånnitteet diodille d2-

Kuvion 3 sååtolohko 32 kuvaa yleisesti niitå kyt-30 kentojå ja piirejå, jotka tarvitaan diodien sååtovirtojen ja biasointijånnitteiden synnyttåmiseen. Tåmån vuoksi esi-merkiksi biasointilohko 31 voitaisiin sisållyttåå sååto-lohkoon. Sååtolohko 32 voidaan toteuttaa monilla tavoin ilman, ettå poiketaan keksinnollisestå ajatuksesta.

35 Optisella kuidulla toteutetaan siirtoyhteyden vai- 11 91 928 7 mennus on vakaa, joten nopeaa såadGn reagoimista tasavir-takomponentin Id muutoksiin ei tarvita. Taman vuoksi voi-daan skaalauspiirin saatOyirtoja yliapitavaile aikavakiolle antaa niin suuri arvo, £ttei saatO oleellisesti reagoi 5 balansoimattoman ja kood^amattoman signaalin ja pitkien "0"- tai "l"-jonojen aiheuttamiin tasavirtakomponentin Id vaihteluihin.

Jos vahvistimena Ax kaytetaan transimpedanssivah-vistinta, ei korjainta Ce - Re - D3 tarvita, mikali vah-10 vistimen A1 kaistaleveys sailyy diodien Dx ja 02 aiheut-tamasta vaimennuksesta huolimatta. TailOin ei mydskaan saatOlohkon 32 tarvitse synnyttaa RC-korjaimen saatOvirtaa.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnOn ensisijainen suo-ritusmuoto kaytettaessa 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 sSatOlohkolle 42. Kondensaattorit 20 C4 ja C5 kytkevat diodien D4 ja D5 katodit korjainkonden-saattorin Ce napoihin. Korjaindiodit D4 ja D5 ovat si ten signaalivirran vaihtovirtakomponentin kannalta sarjassa ja sååtOvirran kannalta rinnan. Jotta korjaindiodien D4 ja D5 sarjaankytketty resistanssi olisi yhta suuri kuin 25 kuvion 3 korjaindiodin resistanssi, on diodien l&pi kul-kevan saatOvirran oltava kaksinkertainen, ja kokonaisvirran m x ld nel inker tainen kuvion 3 tapaukseen verrattuna. Nåin sSåtOvirta saadaan pysymSSn oleellisesti suurempana kuin vaihtovirtakomponentti ja entistå paremmin valtetaan epa-30 lineaarisuusongelmat. Tarvittaessa voidaan sarjaankytketty jen korjaindiodien mdar£& edelleen lisata. Kunkin diodin 13pi kulkevan safitOvirran taytyy olla diodien lukumaaran suuruisen kertoimen verran suurempi kuin yhden diodin ta-pauksessa, 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 sar jaankytkennassS neljå diodia ja saatbvirta nelinkertainen signaalivirran tasa-virtakomponentin sailyess,å .vakiona.

5 Kuvion 4 saatblohko. 42 (joka suorittaa kuvion 3 L 1 lohkon 32 toiminnot) kasittaa transistorien , Q2 ja Q3 muodostaman virtapeilikytkennån. Transistorin Qx kollektori ja kanta on kytketty valodiodin anodille ja vastuksen R4 kautta kSyttdjSnnitteeseen -12 V. Transistorin Q1 kanta 10 on edelleen kytketty transistorien Q2 ja Q3 kannalle. Vastus R4 maaraa kynnysarvon, jolla saatOvirtojen skaalaus alkaa. Kun virta Id on kynnysarvoa pienempi, ovat transistor it Qx , Q2 ja Q3 suljettuja, ja virta Id kulkee kokonai-suudessaan vastuksen R4 kautta. Tailbin vaimennindiodi Dx 15 on kytketty estosuuntaiseksi vastuksen Rj kautta saatavalla +12 V jannitteelia. Vastaavasti biasointipiiri A3 kytkee vaimennindiodin D2 estosuuntaiseksi.

Varsinainen saatOtoiminta alkaa kun virran Id vastuksen R4 yli aiheuttama jannite on riittavan suuri saamaan 20 transistorit Q: , Q2 ja Q3 johtaviksi. TailOin biasoidaan my5s diodit Dx , D2 , D4 ja D5 paastdsuuntaan. Transistorien lapi kulkevat virrat maaraytyvat niiden emitterivastusten R, R/n ja R/m suhteista siten, ettå pienempi emitterivastus aiheuttaa suuremman virran. Kuviossa 4 transistorin Q1 lapi 25 kulkee virta Id , transistorin Q2 lapi virta n x ld ja transistorin Q3 lapi virta m x Id. Skaalauskertoimet valitaan aikaisemmin esitetylia tavalla.

Kuviossa 5 on esitetty vastaava kytkenta transim-pedanssivahvistimelle \ . Erona kuvioon 4 on, etta vahvis-30 timessa Ax on takaisinkytkentavastus Rf ja etta korjain seka sita vastaava transistor! on jatetty pois. Kytkennan toiminta vastaa oleellisesti kuvion 4 piirin toimintaa.

Kuvioissa 6a - 6d on esitetty vaihtoehtoisia jarjes-telyita, jotka keksinnOn mukaisesti vaimentavat signaalia 35 valodiodin PD ja vahvistimen A1 liitantapisteessa P2. Mi- ii 9 91928 kali vahvistin vaatii ulostuloonsa RC-korjaimen, voidaan kSyttaa esimerkiksi edelia esitettyja korjaimia.

Kuviossa 6a on vahvistimena kanavatransistori Q4, jonka hila on kytketty valodiodin PD katodille. Kytkennan 5 erikoisuus on siina, etta^toisena vaimennindiodina toimii kanavatransistorin Q4 (GaAs-FE) hilaschottkydiodi, mika jarjestely pienentaa ilmaisinpisteen Pa komponenttien maa-raa ja våhentaa nåin main!tun pisteen hajakapasitanssia.

Lohko 62a jar jest aa valodiodin PD ja diodin Dx bia-10 sointijannitteet. Pienilia optisen signaalin tasoilla on diodi Dx estosuuntaisesti biasoitu. MyOs hilaschottkydiodi biasoidaan estosuuntaiseksi hilalle tuodulla 0 V tai nega-tiivisella jannitteelia. Kun tietty kynnysarvo ylitetaan, diodin Dx ja hilaschottkydiodi saatetaan johtavaksi ja 15 saatdlohko 62a sydttaa diodin Dx ja hilaschottkydiodin dynaamista resistanssia saatavat tasavirrat n x 11 ja (n-1) Id, jolloin mainitut diodit toimivat saadettavina vai-mentimina.

Kanavatransistorin Q4 biasoinnin (vastuksen Rb kaut-20 ta) on kyettavå kompensoimaan positiivisesta hilajannit-teesta johtuva kanavavirran lisays. Jos FET:issa on kaksi hilaa, voidaan korjaukseen kayttaå naista ylimaaraista.

Ainoa ero kuvioiden 6a ja 6b vaiilia on, etta diodi Dx on poistettu ja sen sijasta kaytetaan vaimennindiodina 25 valodiodia PD. Toisena vaimennindiodina toimii edelleen kanavatransistorin Q4 hilaschottkydiodi. Lohko 62b syOttaa saatdvirran n x Id paastdsuuntaisesti biasoitujen valo-diodien PD ja hilaschottkydiodin 13pi, jolloin niiden dy-naaminen resistanssi muuttuu saatdvirran funktiona. Tieto 30 vsataanotetun signaalin tasosta saadaan esimerkiksi vas-taanottimen AGC-piirilta. Pienilia optisen signaalin tasoilla lohko 62b voi kytkea valodiodin PD ja hilachottky-diodin estosuuntaisiksi. Taildin maksimoidaan herkkyys ja minimoidaan hajakapasitanssit. Kuviossa 6b esitetyn kytken-35 nan merkittava etu on, etta kapasitanssiherkassa ilmaisin- • 10 91928 liitoksessa Px ei valodiodin PD ja FET:in Q4 lisaksi tar-vita muita komponentteja. Vastus on FET:in Q4 biasoin-tivastus.

i

Lohkot 62a ja 62b ^uvaavat yleisesti kytkentaa, joka 5 synnyttaa tarvittavat jånni-tteet ja saatOvirrat, vastaten esimerkiksi kuvion 3 lohkoja 1 ja 2. Jos vahvistin Aj vaa-tii RC-korjainta, voivat lohkot 62a ja 62b synnyttaa saa-tiivirran rnybs RC-korjainta vårten.

Kuviossa 6c on esitetty jarjestely, jolla voidaan 10 hyvin yksinkertaisesti toteuttaa keksinnOllinen perusaja-tus, etta puolijohdediodien dynaamista resistanssia saata-van tasavirran taytyy olla oleellisesti suurempi kuin sig-naalivirran vaihtovirtakomponentin huippuarvo.

Valodiodin PD ja vahvistimen Aj liitospisteeseen 15 Px on kytketty sar jaan kolme diodia D6 , D7 ja D, si ten, etta 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 kondensaat-torin Cg kautta liitospisteeseen Px. Diodit D6 - D8 on nain kytketty tsavirran Id kannalta sarjaan ja vaihtovirtakomponentin kannalta rinnan. Kun diodit D6 - De ovat paastG-suuntaan biasoituja ja valodiodi PD on estosuuntaan bia-25 soitu, aiheuttaa valodiodilla PD vastaanotettu optinen signaali tasavirtakomponentin ld, joka kulkee diodien D6-De lapi saataen kullekin dynaamisen resistanssin r. Koska diodit D6 - De ovat vaihtovirtakomponentin kannalta rinnan, ovat myOs niiden resistanssit rinnan ja kokonaisresistans-30 siksi vaihtovirtakomponentille muodostuu r/3. Nain signaa-. livirran vaihtovirtakomponentti automaattisesti vaimenee kolmasosaan tasavirtakomponentista Id . Lohko 62c kuvaa yleisesti kytkentaa, joka synnyttaa tarvittavat jannitteet. Mikali vahvistin Ax vaatii RC-korjaimen ulostuloonsa, voi 35 lohko 62c synnyttaa saatdvirran my6s korjaindiodille.

« ία 91928

Kuvio 6d esittSå kytkennån, jossa estosuuntaisesti biasoidun valodiodin PD katodin ja vahvistimen Ax liitan-tapisteeseen on kytketty paastOsuuntaisesti biasoidun vai-mennindiodin Dx katodi. V^arsinainen optinen signaali tuo-5 daan valodiodille PD opt|.sella kuidulla F1 . Kytkennassa on myOs LED tal laserdiodi D3, joka lahettaa valodiodille PD moduloimatonta lisSvaloa esimerkiksi toista optista kuitua F2 pitkin. llmaistu lisavalo kasvattaa valodiodin ilmaisemaa tasavirtakomponenttia ld , joka kulkee diodin 10 Dt lapi. Jos moduloimattoman lisavalon taso on (n-1) ker-tainen varsinaisen optisen signaalin keskimaaraiseen tasoon verrattuna saadaan saatOvirraksi n x Id. Valodiodin tehon maaraava ohjaussignaali voidaan synnyttaa esimerkiksi myO-hemmin vastaanottimessa sijaitsevan AGC-piirin avulla.

15 Lohko 62d kuvaa yleisesti tarvittavaa ohjauskytkentaa, joka synnyttaa diodien PD ja D2 biasointijannitteet ja, jos tarvitaan, myOs saatOvirran RC-korjaimelle. Pienilia op-tisilla tehoilla voi lohko 62d kytkea diodin Dx estosuun-taiseksi.

20 Kuviossa 6e on esitetty jarjestely, jossa valodiodin PD ja vahvistimen A1 liitantapisteeseen on kytketty vaimen-nindiodi Dx ja kanavatransistori Q5, joka synnyttaa diodin D: lisasaatdvirran n x Id. Kanavatransistorin Q5 hilalle tuleva ohjaussignaali CTRL saadaan lohkosta 62e. Lohko 62e 25 synnyttaa tarvittavat biasointijannitteet ja mahdollisen saatOvirran RC-korjaimelle.

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

Kuviossa 5 esitetyn transimpedanssivahvistimen Al 35 toimintaa voidaan parantaa korvaamalla vastus Rf muulla 12 91928 takaisinkytkentåjårjestelyllå. Vahvistimen Αχ ulostuloon sijoitetaan jannitteenjakaja, jolla osa ulostulosignaalista sydtetaan sarjakondensaattorin kautta diodin D2 anodille ja diodin D2 kautta vahyistimen Al sisaantuloon. Tållå 5 jarjestelylia varmistetaap .tehokas takaisinkytkenta jopa t diodien Dx ja D2 suurella vaimennuksella.

Vaikka selityksessa on kuvattu esilia olevan keksin-nOn tiettyja suoritusmuotoja, on ynunarrettava, etta eri-laisia muutoksia ja muunnelmia voidaan tehdå poikkeamatta 10 oheisissa vaatimuksissa maaritetysta suojapiirista ja kek-sinnOllisesta ajatuksesta. Erityisesti saatdvirtojen ja biasointijannitteiden synnyttaminen voidaan toteuttaa hyvin monella edelia esitetysta poikkeavalla tavalla.

II

Claims (9)

91928

1. Menetelma optisen vastaanottimen etuasteen dyna-miikka-alueen kasvattamis^ksi, joka etuaste kasittaa valo-5 diodin (PD), joka toimii |lmaisimena, seka vahvistinvaii-neen (Al), jonka sisaantulo on kytketty valodiodin (PD) yhteen napaan, mainitun menetelman kasittaessa vaiheet optisen signaalin ilmaisemisen valodiodin (PD) avul-la signaalivirran, joka kasittaa tasavirtakomponentin ja 10 vaihtovirtakomponentin, synnyttamiseksi, signaalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamisen myOtasuuntaisesti biasoidulla puolijohdediodivaiineelia (D3 , D2 ; D6 , D7 , De), joka on kytketty suoraan valodiodin (PD) ja vahvistinvaiineen (Al) sisaantulon vaiiseen lii-15 tantapisteeseen (Px ), tunnettu siita, etta se edel-leen kasittaa vaiheet puolijohdediodivaiineen dynaamiseen resistanssin saatamisen dc-sååtdvirralla, joka kulkee puolijohdevaiineen kautta ja on verrannollinen signaalivirran keskiarvoon, 20 dc-såatOvirran arvon asettamisen oleellisesti suu- remmaksi kuin signaalivirran vaihtovirtakomponetin huip-puarvo vahvistinvaiineen sisaantulossa, niin etta puolijoh-dediodivaiine ei vaarista signaalivirran vaihtovirtakom-ponenttia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, tun nettu siita, etta se edelleen kasittaa vaiheena mainitun puolijohdediodivaiineen (Dx , D2 ; D6 , D7 , De ) esto-suuntaisen biasoinnin, kun vastaanotetun optisen signaalin taso on matalampi kuin ennalta maaratty kynnystaso.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelma, tunnettu siita, etta se edelleen kasittaa vaiheina vahvistinvaiineen kaistanleveyden stabiloimisen korjaimella, joka kasittaa vahvistinvaiineen ulostulon kanssa sarjaan kytketyn kondensaattorin (Ce) seka ainakin 35 yhden puolijohdediodin (D3 , D4 , D5 ), joka on kytketty rin- 91 928 nan mainitun kondensaattorin (Ce) kanssa, korjainvfllineen aikavakion muuttamisen saatamaiia mainitun ainakin yhden puolijohdediodin dynaamista resistanssia toisella tasavir-ralla (n x la), joka on yerrannollinen dc-saatOvirtaan (n 5 x Id) toisenvirran (n x Id), arvon asettamisen oleellisesti I c suuremmaksi kuin signaalivirran vaihtovirtakomponentin huippuarvo vahvistinvaiineen (Al) ulostulossa, niin etta mainittu ainakin yksi puolijohdediodi toimii lineaarisesti vaaristamatta signaalivirran vaihtovirtakomponenttia.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelma, t un net t u siita, etta se edelleen kasittaa vaiheena mainitun dc-saatOvirran (n x Id) synnyttamisen lahettamaiia moduloimatonta lisavaloa valodiodille (PD), lisavalon tason ollessa oleellisesti suurempi kuin optisen signaalin oma 15 keskimaarainen taso, niin etta lisavalon synnyttaman dc-saatOvirran (n x Id) arvo on riittava aikaansaamaan puoli-johdediodivaiineen (Dj , D2 ; D6 , D7 , De ) toimiminen lineaarisesti ilman etta se vaaristaa signaalivirran vaihtovirtakomponenttia .

5. Jarjestely optisen vastaanottimen etuasteen dy- namiikka-alueen kasvattamiseksi, joka etuaste kasittaa valodiodin (PD) vastaanotetun optisen signaalin ilmaise-miseksi ja signaalivirran, joka on verrannollinen mainit-tuun optiseen signaaliin ja joka kasittaa tasavirtakompo-' 25 nentin ja vaihtovirtakomponentin, synnyttamiseksi seka vahvistinvaiineen (Al), jonka sisaantulo on kytketty valodiodin yhteen napaan, tunnettu siita, etta mainittu jarjestely kasittaa myOtasuuntaisesti biasoidun puolijohdediodivaiineen 30 (Dj , D2 ; D6 , D7 , De ), joka on suoraan kytketty mainitun vahvistinvaiineen (Al) ja mainitun valodiodin (PD) vaiiseen liitantapisteeseen signaalivirran vaihtovirtakomponentin vaimentamiseksi, ja ohjausvaiineen (32; 42; 52; 62a - 62e), joka vas-35 teena signaalivirran keskimaaraiselle arvolle synnyttaa 91928 dc-sååtdJvirran, joka sååtåå mainitun puolijohdediodivaii-neen dynaamlsta reslstanssla, mainitun dc-ohjausvirran kulkiessa mainitun puolijohdediodin vålineen kautta ja kåsittåesså arvon, joka (on olleellisesti suurempi kuin 5 signaalivirran vaihtovirtpkomponentin huippuarvo vahvis-tinvaiineen (Al) sisååntulossa, niin etta puolijohdediodi-våline (Da , D2 ; D6, D7, Da ) ei vaarista signaalivirran vaihtovirtakomponenttia.

6. Patentt i vaatimuksen 5 mukainen jarjestely, t u n-10 n e t t u siita, etta mainittu ohjausvåline (32; 42; 52; 62a - 62e) estosuuntaisesti biasoi mainitun puolijohde-diodivaiineen (Dx , D2 ; D6 , D7, D8 ) suuri-impedanssiseen tilaan, kun optisen signaalin taso on ennalta maaratyn kynnystason alapuolella, ja saataa mainitun puolijohde-15 diodivaiineen dynaamlsta reslstanssla, kun optisen signaa lin taso on ennalta maaratyn kynnystason yiapuolella.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen jarjestely, tunnettu siita, etta mainittu ensimmainen puolijoh-dediodivaiine kasittaa kaksi sarjaankytkettya puolijohde- 20 diodia (Da, D2), mainittujen diodien vålisen liitåntåpis-teen ollessa kytketty vahvistinvålineen (Al) ja valodiodin (PD) vMliseen liitantapisteeseen.

8. Patenttivaatimuksen 5 mukainen jarjestely, tunnettu siita, etta mainittu ohjausvåline kåsittåå vå- 25 lineet (62d, D,, F2) moduloimattoman lisåvalon lahettami-seksi valodiodille (PD), lisåvalon tason ollessa oleelli-sesti suurempi kuin optisen signaalin oma keskimååråinen taso, niin ettå lisåvalon synnyttaman dc-saatOvirran arvo on riittåvå aiheuttamaan puolijohdediodivålineen toimiminen 30 lineaarisesti ilman ettå se vååriståa signaalivirran vaihtovirtakomponenttia.

9. Jarjestely optisen vastaanottimen etuasteen dy-namiikka-alueen kasvattamiseksi, joka etuaste kåsittåå valodiodin (PD) optisen signaalin ilmaisemiseksi ja sig- 35 naalivirran, joka on verrannollinen mainittuun signaaliin 91928 ja kåsittåå dc-komponentin, synnyttamiseksi sekå vahvis-tinvaiineen (Al), jonka sisaantulo on kytketty valodlodin (PD) yhteen napaan, tunnettu siita, etta malnittu jarjestely kasittaa alna^ln kaksl myOtasuuntaisesti bia-5 soltua puolijohdediodia C£>e, D7 , De), jotka on kytketty valodlodin (PD) ja vahvistinvaiineen (Al) sisaantulon vS-liseen liitantåpisteeseen sellaisella tavalla, etta puoll-johdediodit (D6, D7, De) on kytketty signaalivirran tasa-virtakomponentin kannalta sarjaan ja signaalivirran valh-10 tovirtakomponentin kannalta rinnan, niin etta signaalivirran tasavirtakomponentin arvon suhde vaihtovirtakomponentin arvoon on yhta suuri kuin mainittujen puolijohdediodien lukumaara. « 91928