NL7904431A

NL7904431A - Opto-elektronische overdrager.

Info

Publication number: NL7904431A
Application number: NL7904431A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1979-06-06
Filing date: 1979-06-06
Publication date: 1980-12-09
Also published as: DE3020387A1; JPS55165050A; FR2484175A1; US4504974A; GB2052924A

Description

; \ N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

ΡΗΚΓ £480 1

Opto-elektronische overdrager.

De uitvinding heeft betrekking op eén overdrager bevattende een stralings-emitterend element en een stralingsgevoelig element voor het uit binaire informatiesig-nalen galvanisch daarvan gescheiden opwekken van comman-5 do signalen.

Een dergelijke overdrager is van algemene bekendheid en wordt o.a. toegepast in telegrafie- en datasys temen.

Een bezwaar van opto-elektronische overdragers in professionele apperatuur is de'snelle veroudering van het stra— 10 lings-emitterende element (bijvoorbeeld een licht-emitte rende diode, LED).

Het is een doelstelling van de uitvinding een overdrager volgens de aanhef te verschaffen waarin de levensduur van het stralings—emitterende element is verlengd. De 15 uitvinding realiseert de doelstelling doordat deze het kenmerk heeft dat de overdrager eerste middelen bevat, welke gekoppeld zijn met het stralings-emitterende element voor het uit de informatiesignalen opwekken van eerste stuursignalen voor het stralings-emitterènde element, welke 20 stuursignalen een kleinere duty-cycle bezitten dan de informatie signalen en dat uit de eerste stuursignalen galvanisch daarvan gescheiden tweede stuursignalen worden opgewekt. Onder duty-cycle van het stuursignaal wordt verstaan de verhouding tussen de tijd gedurende welke het 7904431 PHN 9^80 2 ir ► stuursignaal een dusdanige waarde heeft dat de diode licht emitteert en de periodetijd van het stuursignaal.

De uitvinding berust op het inzicht dat de brandtijd van het stralings-emitterende element wordt bekort waar-5 door een langere levensduur van dit element gewaarborgd is.

Bij voorkeur wordt de uitvoering zo uitgevoerd, dat de eerste middelen een differentiator bevatten. Een voordeel hiervan is dat het stralingselement met korte maar relatief hoge stroompulsen wordt gestuurd, waardoor ener-10 zijds de gemiddelde stroom laag blijft waardoor een lange levensduur is gewaarborg en anderzijds de snelheid van overdragen hoog is waardoor bij toepassing in telegrafie-en datasystemen hoge bitsnelheden te verwezelijken zijn.

De stroompulsen waarmee het stralingselement wordt 15 gestuurd hebben stroompulsen in het stralingsgevoelige element tot gevolg. Om uit dit signaal eventueel een gewenst binair datasignaal op te wekken is het gunstig dat de overdrager tweede middelen bevat welke gekoppeld zijn met het stralingsgevoelige element voor het uit de tweede 33 stuursignalen opwekken van de commando signal en.

De uitvinding zal met behulp van de figuren nader worden toegelicht. Daarbij toont:

Fig. 1 een eerste uitvoeringsvorm van een opto-elek-tronische overdrager overeenkomstig de uitvinding; nc

Fig. 2 enige tijddiagrammen ter toelichting van de opto-elektronische overdrager volgens fig. 1;

Fig. 3 een deel. van een tweede uitvoeringsvorm van een opto-elektronische overdrager overeenkomstig de uitvinding ; 30 Fig. k een deel van een derde uitvoeringsvorm van een opto-elektronische overdrager overeenkomstig de uitvinding;

Fig. 5 enige tijddiagrammen ter toelichting van de opto-elektronische overdrager volgens fig. k.

Dezelfde verwijzingssymbolen duiden overeenkomstige elementen aan.

De, in figuur 1 weergegeven, opto-elektronische overdrager is voorzien van een eerste ingangsklem 1 waaraan 79Ö4431 PHST 9480 3 c

Vv *

Informatie signalen X worden toegevoerd, welke bijvoorbeeld de in figuur 2a weergegeven vorm bezitten. Een tweede in-gangsklem 2 is verbonden met een punt van vaste potentiaal bijvoorbeeld aardpotentiaal. Tussen de ingangsklemmen 1 en 5 2 is een serie schakeling van een condensator 3» een paral lelschakeling van een eerste stralings-emitterend elements, bijvoorbeeld een licht-emitterende diode, en een in tegengestelde richting gepoolde tweede stralings-emitterend element 5» bijvoorbeeld een licht-emitterende diode, en 10 een weerstand 6 aangesloten. De RC-schakeling werkt als een differentiator waardoor eerste stuursignalen worden opgewekt welke bij een niveauo ver gang in het informatie signaal een pulskarakter vertonen. De eerste stuursignalen zijn in dit uitvoeringsvoorbeeld de stroom i waarvan de 15 vorm in figuur. 2b is weergegeven.

Een stroom i^ bestaande uit negatieve pulsen vloeit door”de eerste licht-emitterende diode 4 en een stroom i^ bestaande uit positieve pulsen vloeit door de tweede licht-emitterende diode 5· De stroom i^ is in figuur 2c weerge-20 geven, stroom i^ in figuur 2d. De spanning over diode 4 en 5 dient groter te zijn dan de spanning welke nodig is om de diodes te ontsteken.

De duty-cycle van de eerste stuursignalen is kleiner dan de duty-cycle van de informatiesignalen I waardoor de 25 brandtijd van de diodes 4 en 5 aanzienlijk verkort wordt en de levensduur van de diodes dienovereenkomstig toeneemt.

Aan de eerste licht-emitterende diode 4 is een eerste fototransistor 7 en aan de tweede licht-emitterende diode 5 is een tweede fototransistor 8 toegevoegd. De emitter van 30 de eerste transistor is met de negatieve pool -TB van een batterij verbonden en de collector is met de terugstelin-gang R( Eng.:reset) van een trekkerschakeling 9 verbonden.

De collector van de tweede fototransistor 8 is met de positieve pool +TB van een batterij verbonden en de emitter 35 met een stelingang S (Eng.: Set) van de trekkers chakeling 9· Een uitgang van de trekkers chakeling 9 is met de eerste uitgangsklem 10 van de overdrager verbonden. De 7904431

V

PHN 9480 4 tweede uitgangsklem 11 is verbonden met een punt van vaste potentiaal bijvoorbeeld aardpotentiaal. Indien ten gevolge van de stroom i^ diode 5 ontsteekt wordt door de uitgezonden straling fototransistor 8 in geleiding gebracht, waar-5 door via ingang S de trekkerschakeling wordt gesteld en een signaal met een voorafbepaald eerste niveau aan de uitgang 10 geleverd. Indien korte tijd later de stroom i^ door de diode 5 zodanig afgenomen is dat de diode 5 dooft, dan zal transistor 8 weliswaar sperren maar de trekkerschakeling 9 10 blijft in gestelde toestand. Indien ten gevolge van de stroom i^ diode 4 ontsteekt dan wordt door de uitgezonden straling fototransistor 7 in geleiding gebracht waardoor via ingang R de trekkerschakeling 9 wordt teruggesteld en een signaal met een vooraf bepaald tweede niveau aan de 15 uitgang 10 geleverd. Het signaal aan de uitgang 10 is het commandosignaal C dat in figuur 2e is weergegeven.

De in de fototransistoren 7 en 8 vloeiende stromen vormen de tweede stuursignalen waaruit, op bijvoorbeeld de beschreven wijze, binaire commandosignalen worden 20 afgeleid. Dit is evenwel geen noodzaak: in sommige toepassingen zullen de tweede stuursignalen als zodanig een vorm bezitten welke geschikt is voor het voor die toepassing geldende doel.

Fig. 3 toont een deel van een tweede uitvoeriiigsvorm 25 van een opto-elektronische overdrager waarbij de beide • fototransistoren 7 en 8 -waarmee de tweede stuursignalen worden opgewekt- tevens deel uit maken van een bi-stabiele trekkerschakeling. De fototransistoren 7 en 8 zijn hiertoe uitgevoerd met een basisaansluiting. De basis van transis-30 tor 7 is via een weerstand 12 met -TB en via een weerstand 14 met de collector van transistor 8 verbonden. De basis van transistor 8 is via een weerstand 13 met -TB en via een weerstand 15 met de collector van transistor 7 verbonden. De collector van transis toren 7 resp. 8 is via- een 35 weerstand 16 resp. 17 met +TB verbonden. De overigens bekende, werking van de bi-stabiele trekkerschakeling met fototransistoren is als volgt. Gesteld zij dat transistor 7 spert en transistor 8 geleidt. Het uitgangssignaal dat 7904431

V

i PHN 9480 5 verkregen wordt op uitgangsklem 10 welke met de collector van transistor 8 is verbonden bezit dan een eerste, lage, waarde. Indien nu transistor 7 door een licht-emitterende diode in geleiding wordt gebracht dan daalt de collector-5 spanning van transistor 7 welke daling (via weerstand 15) tot gevolg heeft dat de basisspanning van transistor 8 ook daalt hetgeen tot gevolg heeft dat de collectorspanning van transistor 8 hoger wordt. Ook indien transistor 7 geen straling meer ontvangt dan nog blijft transistor 7 in ge-leiding omdat de hogere collectorspanning van transistor 8 via weerstand 14 wordt overgedragen op de basis van transistor 7· De uitgangsspanning -de collectorspanning van transistor 8- bezit thans een tweede, hoge, waarde. Om— schakelen van de bi-stabiele trekkerschakeling naar de ^ gestelde uitgangspositie verloopt geheel overeenkomstig omdat de schakeling symmetrisch is.

In fig. 4 is een deel van een derde uitvoeringsvorm van een overdrager weergegeven waar verkleining van de duty-cycle op digitale wijze is bewerkstelligd. Fig. 5 ^ toont enkele tijddiagrammen ter toelichting van de werking van figuur 4. Ingangsklem 1 is verbonden met een D-ingang van een D-type trekker schakeling 18 voor het toevoeren van een kloksynchroom inf ormatiesignaal I met een vorm zoals "bijvoorbeeld in figuur 5b is weergegeven. Een kloksignaal C, ^ dat op overigens bekende wijze is opgewekt -bijvoorbeeld uit het informatiesignaal- met een frequentie welke hoger is dan'de frequentie van het informatiesignaal I wordt aangeboden aan ingangsklem 19. Een klokingang CLK van trekkerschakeling 18 is met ingangsklem 19 verbonden.

qn

Aan de uitgang van de trekkers chakeling is een over een halve periode van het kloksignaal C verschoven informatiesignaal IT beschikbaar (Fig. 5c). Het signaal IT wordt evenals het kloksignaal C toegevoerd aan ingangen van een exclusieve OF-poort 20. Het uitgangssignaal S van de exclu-35 sieve OF-poort 20 wordt toegevoerd aan een ingang van een eerste EN-poort 21 en een ingang van een tweede EN-poort 22.

Aan eeq. verdere ingang van de eerste EN-poort 21 wordt het informatiesignaal I toegevoerd waardoor aan de uitgang 7904431

Claims

1. Overdrager bevattende een stralings-emitterend ele-35 ment en een stralingsgevoelig element voor het uit binaire informatiesignalen galvanisch daarvan gescheiden opwekken van commandosignalen met het kenmerk, dat de overdrager 79 0 4 4 3 f PHN 9480 7 eerste middelen bevat welke gekoppeld zijn met bet stra-lings—emitterende element voor bet uit de informatie signalen opwekken van eerste stuursignalen voor bet stralings-emitterende element, welke stuur signalen een kleinere 5 duty-cycle bezitten dan de informatiesignalen en dat uit de eerste stuursignalen galvanisch daarvan gescheiden tweede stuursignalen worden opgewekt.

2. Overdrager volgens conclusie 1 met bet kenmerk, dat bet s tradings -emitterende element twee in tegengestelde 10 ticbting gepoolde licht-emitterende diodes en bet stra-lingsgevoelige element twee fototransistoren bevat welke fototransistoren één op één zijn toegevoegd, aan de licht-emitterende diodes en -dat de informatie signalen datasignalen zijn. 15

3· Overdrager volgens conclusie 1 of 2 met bet kenmerk, dat de eerste middelen een differentiator bevatten.

4. Overdrager volgens conclusie 1 waarbij de overdrager is voorzien, van een eerste ingangsklem voor bet toevoeren van de informatie signalen met bet kenmerk, dat de eerste 20 middelen een D-type trekkers cbakeling, een invertors chake-ling, een exclusieve OF-poort, een eerste en een tweede EN-poort en een tweede ingangsklem voor bet toevoeren van een kloksignaal bevatten, dat de eerste ingangsklem is verbonden met een D-ingang van de trekkers cbake ling, met een eerste ingang van de eerste EN-poort en met een ingang van de invertorschakeling, dat de uitgang van de invertor-schakeling met een eerste ingang van de tweede EN-poort is verbonden, dat de tweede ingangsklem is verbonden met de klokingang van de trekkerschakeling en een eerste in-30 gang van de exclusieve OF-poort, dat een uitgang van de trekker schakeling is verbonden met een tweede ingang van de exclusieve OF-poort, dat een uitgang van de exclusieve OF-poort is verbonden met een tweede ingang van de eerste en tweede EN-poort en dat een uitgang van de eerste en de oc tweede EN-poort is gekoppeld met bet stralingsemitterende element.

5. Overdrager volgens conclusie 1, 2 of 3 met bet kenmerk,. 7904431 V J· PHN 9480 8 dat de overdrager tweede middelen bevat welke gekoppeld zijn met het stralingsgevoelige element voor het uit de tweede stuursignalen opwekken van de c ommando signal en.

6. Overdrager volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat 5 de tweede middelen een trekkerschakeling bevatten.

7. Overdrager volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de trekkerschakeling twee fototransistoren bevat welke fototransistoren het stralingsgevoelige element zijn'.

8. Overdrager volgens conclusie 5 welke overdrager een 10 ingang en een uitgang bevat met het kenmerk, dat de ingang is verbonden met een serieschakeling van een weerstand, een parallelschakeling van twee in tegengestelde richting gepoolde licht-emitterende diodes en een condensator en dat de overdrager twee fototransistoren bevat welke één 15 op één zijn toegevoegd aan de licht-emitterende diodes en welke gekoppeld zijn met een trekkerschakeling voor het uit de tweede stuursignalen opwekken van de commando-signalen. 20 . 25 30 35 7904431