NL7907277A - Werkwijze en keten voor het besturen van een niet- lineaire drempelketen. - Google Patents

Description

* ./ Lx 5557 Octrooibureau Lux

Dra· J.H. Moaaaerts

Aanvrager : CSEI2 - Centro Studi e Laborator! Telecoaunicazioni S.p.A·, to Torino, IT

Titel i Werkwijze en keten voor bot besturen van een niet-lineaire dreapelketen.

De uitvinding beeft betrekking op een automatische besturing van oen elektronisch stelsel, en in bet bijzonder van een niet-lineaire dreapelketen, waaraan enerzijds een instelgelijkstrooa voor 'bet vastleggen van bet werkpunt in bet lineaire gebied boven de drea-5 pel, en anderzijds een aodulatiestrooa in overeensteoaing aet bet gegeveassignaal dient te worden toegevoerd· Daartoe behoren stra-lingsdioden, halfgeleiderlagers, Gunn-aikrogolfdioden en dergelijke·

Zoals bekend verandert de dreapelwaarde van dorgelijke ke-tonoaderdelen in overeensteaaing aet verschillende factoren, afhanke-10 lijk van do aard van bot onderdeel en van de ouderdoa ervan· Er bestaat niet alleen een aanaerkelijke spreiding in de elektrische eigenschappen tussen verschillende of noainaal gelijke soorten van verschillende herkoast, doch ook tussen onderdelen van dezelfde soort en van dezelfde herkoast. Verder verschuift het werkpunt aet verande-15 ringen in de teaperatuur en aet de ouderdoa. Deze verschuiving kan een achteruitgang in de werking, doch ook een onoakeerbare beschadiging aet zich aede brengen, tenzij de instelketen aanpassingseigen-schappen heeft· «

Deze nadelen kunnen worden overwonnen door toepassing van 20 de keten volgens de uitvinding, die is ingericht oa een willekeurig dreapelonderdeel te besturen, en daarbij zichzelf autoaatisch aan te passen aan de elektrische eigenschappen van de belasting, waarbij een bij het gegeveassignaal behorende gelijkspanning, die aan het te besturen onderdeel aoet worden toegevoerd, kan worden geregeld. Daar-25 bij wordt volgens de uitvinding gebruik gemaakt van een besturing aet negatieve terugkoppeling, waardoor de aaplitude van het gegevenssig-naal op een bepaalde waarde wordt vastgehouden, terwijl voorts een besturing aogelijk is door aiddêl van een bijkomende terugkoppeling, die gevoelig is voor veraogensschoamelingen in het door het bestuur-30 de onderdeel afgegeven signaal.

De uitvinding verschaft een werkwijze voor het besturen van een niet-lineaire dreapelketen, waarbij het daaraan toe te voeren ge-gevenssignaal wordt versterkt en bij een eerste gelijkspanning wordt ^^gevoegd, waarbij de aaplitude autoaatisch zodanig wordt geregeld, dat Γ90 727 7

• V

- 2 - deze evenredig wordt met een eerste verschilsignaal, dat is verkregen door van het aan de klemmen van het te, besturen ketenonderdeel afgetapte signaal een eerste signaal af te trekken, dat is verkregen door het integreren van het signaal, dat de som is van de eerste ge-5 lijkspanning en het versterkte gegevenssignaal, eên en ander zodanig, dat stroomtoe- of -afvoer naar reep. van de drempelketen bij het op-- treden van een bit 0 of bij afwezigheid van gegevenssignalen wordt onderdrukt·

De uitvinding verschaft verder een besturingsketen voor het 10 uitvoeren van deze werkwijze.

Se uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht aan de hand van een tekening, waarin een keten volgens de uitvinding in blokaehemavorm is weergegeven.

Se beschouwde keten dient hierbij voor het besturen van 15 een halfgeleiderlazer voor gegevensoverdracht door middel van stra-lingsgeleidingsvezeis.

Het in de tekening weergegeven schema omvat een ingangsge- leider 1 voor het gegevenssignaal, welk signaal wordt gebruikt voor het moduleren van de besturingsstroom van de lazer. Sit signaal wordt 20 versterkt door een versterker AH, teneinde het gewenste vermogens- peil te verkrijgen, dat voor het besturen van de lase>r nodig is·

Sit versterkte signaal verschijnt op een uitgangsleiding 2, samen met een geschikte gelijkspanning. Seze leiding vertakt zich « ia drie leidingen 3» 4 en 5» waarvan de laatste rechtstreeks met een 25 belasting LO is verbonden.

Duidelijkheidshalve zijn in het blok.LO de voornaamste onderdelen van het beschouwde uitvoeringsvoorbeeld aangegeven, en wel een weerstand R en een halfgeleiderlager U, welke laatste als een di- ' ode is getekend. Se weerstand H dient voor het aanpassen van de ge-30 ringe weerstand van de lazer U aan de uitgangsimpedantie van AH· .

Over een leiding 6 wordt vanuit een stroombron GC2 de vereiste instelstrooa aan de laaer U toegevoerd, teneinde het werkpunt t in de rusttoestand vast te leggen, en wel onmiddellijk boven de door de kenmerkende kromme van U bepaalde drempelwaarde.

35 De aftakleiding 4 voert het op de leiding 2 aanwezige sig naal en de bijbehorende gelijkspanning naar de ingang van een detectie- en imtegratieketen DH van de gangbare soort· Q Het uitgangssignaal van DM wordt orer een leiding 8 naar een ingang van een verschilversterker AE1 gevoerd, waarvan de tweede X 790 72 7 7 • ♦ f *·* - 3 - ingang door aiddol van oen leiding ? de gelijkspanning ontvangt, die over de ingestelde lager 7 staat· Sit signaal wordt daarbij rechtstreeks afgenoaen· Bij afwezigheid.van gegevenssignalen of bij aanwezigheid ran een bit 0 is dit e'ignaal gelijk aan de drenpelspanning 5 van 7, die, zoals reeds in het voorgaande is veraeld, afhankelijk van .de aard van het gebruikte ketenonderdeel, de leeftijd daarvan, de temperatuur e.d. binnen ruiae grenzen kan verschillen· Se uit-koast van de vergelijking in AE1 wordt door een leiding 9 naar een 'spanningsbron GT gevoerd, die de spanning aan een leiding 10 kan re-10 gelen, waarmede de gelijkspanning aan de uitgang van AH wordt bepaald·

Spanningsbronnen, die door aiddel van een elektrisch signaal kunnen worden bestuurd, zijn bekend· Een dergelijke bron kan bijvoorbeeld een transistor in de collectorschakeling omvatten. Het 15 stuursignaal wordt dan aan de basis van deze transistor als een strooaverandering toegevoerd, terwijl de uitgangsspanning aan de eaissor wordt afgenoaen· Se uitgangs impedantie is dan zeer gering zoals? bij. een spanningsbron-gewenst' is·

Se leiding 3 voert van de leiding 2 naar een piekspannings-20 meter SS, die aan de uitgang een gelijkspanning kan leveren, die overeenkomt met de piekspanning van het aan de ingang toegevoerde signaal·

Se laatstgenoeade gelijkspanning wordt over een leiding 11 naar een tweede verschilversterker AE2 gevoerd, waarvan de tweede in-25 gang door aiddel van een leiding 12 een vergelijkingsspanning kan ontvangen, waaraede de naar de belasting LO gevoerde aodulatiestrooa op een vaste waarde kan worden ingesteld en vastgehouden·

In evereensteaaing met het verschil tussen de'spanningen aan de beide ingangen van AE2 verschijnt aan een uitgangsleiding 13 30 een afwijkingssignaal, waaraede een strooabron GC1 kan worden be- . stuurd, die door aiddel van een leiding 14 met de versterker AH is verbonden, teneinde de piekwaarde van het signaal aan de uitgang van deze versterker te besturen.

_Se strooabron GC1 kan weer van de gebruikelijke vora zijn, 35 eo. kan bijvoorbeeld een transistor in de eaissorschakeling oavatten, waarbij aan de basis daarvan het stuursignaal in de vora van strooa-veranderingen wordt toegevoerd. Seze schakeling voldoet wegens de \ grote collectorweerstand aan de eisen, die aan een strooabron worden gesteld.

790 7.2 7 7 - 4 -

ΊΤ-- V

V

Be stroombron GC1 on do Spanningsbron GT beïnvloeden do signalon aan do nitgang 2 ran AM· Do piekwaarde van hot versterkte signaal hangt daarbij af van do door GC1 geleverde stroom, terwijl do spanningswaarde in hot geval Van oen bit O of bij afwezigheid van 5 oen gegovonssignaal sal afhangen van de spuming aan de nitgang van GT.

De versterker AM kan bijvoorbeeld een klasse-B- dP -C-verst erker zijn, die uit een of meer actieve onderdelen (bijvoorbeeld • transistoren in de emissorsehakeling) bestaat, terwijl de spannings-10 bron GT in serie met de emissor, en de stroombron GC1 in serie met de collector daarvan kan worden geschakeld. Veranderingen in de spanning van GT leiden dan tot spanningsveranderingen aan de nitgang van AM, terwijl veranderingen in de stroom van GC1 tot veranderingen in de versterkingsfactor leiden.

15 Vanneer AM een klasse-A-versterker is, kunnen de verster- kings- en spanningsregeling op de gebruikelijke wijze plaatsvinden.

De werking van de beschreven keten is als volgt. Vanneer op de ingangsleiding 1 geen signalen aanwezig zijn, wordt de laser V door de stroombron GC2 ingesteld met een stroom, die iets sterker is 20 dan de drempelwaarde. Onder deze omstandigheden verschijnt een bepaald spanningsverschil over de klemmen van de lmger, dat afhangt v \ van de aard van dit onderdeel, de leeftijd ervan, de temperatuur e.d.

Een van de oogmerken van de onderhavige keten is, dat de spanning aan de uitgang van AM bij afwezigheid van een gegevenssignaal of bij 25 het optreden van een bit 0 gelijk is aan de spanning over het te besturen onderdeel ïï, ongeacht de aard daarvan en onder alle werkinge-omstandigheden. Er zal dan geen stroom van AM naar ïï vloeien of omgekeerd.

Een ander oogmerk is het verschaffen van de mogelijkheid 30 om de amplitude van het gegevenssignaal, dat door AM wordt versterkt, zodanig te regelen, dat het zowel in de tijd als bij veranderende omgevingsomstandigheden vast blijft. Met behulp van een uitwendig met de hand te bedienen dan wel automatisch werkend instelmiddel kan de amplitude, van het aodulatieeignaal voor de laser worden geregeld.

35 Deze beide oogmerken worden verwezenlijkt door toepassing van twee bijzondere terugkoppellussen, waarvan de werking nu zal worden beschreven.

De eerste lus omvat de blokken AM, LO, DM, AE1 en GT. De isJL gelijkspanning over het onderdeel ïï ligt aan de leiding 7, en is een ^>90 7 2 7 7 • 1 - 5 - > ί· gevolg van d· door GC2 geleverde instelstroom, vaaneer de gelijkspan-niag, die aet een bit 0 overeenkomt, aan de leiding 8 ligt, welke spanning ia verkregen door detectie en integratie in DM van het door AM geleverde signaal. De verschilversterker AE1, aan de ingangen 7 5 en 8 waarvan de beide spanningen worden toegevoerd, vergelijkt deze spanningen net elkaar, en levert een versterkt signaal aan de uitgang, dat net het verschil daartussen evenredig is. Dit afwijkings-- signaal wordt naar GT gezonden, hetgeen aanleiding geeft tot een verandering van de uitgangsspanning van AM, totdat het verschil tussen 10 ’de spanningen aan de ingangen van AE1 verdwijnt. Onder deze omstandigheden zijn de spanningen aan de leidingen 5 en 7 aan elkaar gelijk, zodat bij afwezigheid van gegevenssignalen of bij het optreden van een bit 0 geen stroomvan AM naar ? vloeit of omgekeerd.

De andere terugkoppellus bestaat uit de blokken AM, DP, 15 AE2 en GC1, en dient voor het vasthouden van de amplitude in de tijd, en voor het met de hand of automatisch regelen daarvan.

De piekwaardemeter DP ontvangt over de leiding 3 het door AM versterkte signaal, en levert aan de uitgang 11 aan een ingang van AS2 een gelijkspanning met een sterkte, die overeenkomt met de 20 piekspanningswaarde van het gegevenssignaal. Een vergelijkingsspan-ning op de leiding 12 kan met de hand of automatisch worden inge- ή.

steld, bijvoorbeeld ia overeenstemming met een stuursignaal, dat is * .

ingericht om het door de laser uitgezonden stralingsvermogen vast te houden. De versterker AE2 vergelijkt de beide spanningen met elkaar, « 25 en levert een afwijkingssignaal aan de uitgang 13» dat met het verschil tussen beide evenredig is. Hiermede wordt de stroombron GC1 bestuurd, waarbij de geleverde stroom dienovereenkomstig wordt veranderd, welke stroom de versterkingsfactor van AM bepaalt. Op deze wijze volgt de amplitude van het signaal aan de uitgang'van AM de 30 vergelijkingsspanning. Wanneer een verandering in het gegevenssig-naal aan de ingang van de besturingsketen of aan de uitgang van AM door veranderingen in de versterkingsfactor daarvan optreedt, verandert ook de door DP geleverde spanning, zodat aan de uitgang van AE2 een dienovereenkomstig signaal verschijnt, waardoor de door 6C1 ge-35 leverde stroom wordt veranderd, en wel zodanig, dat de versterkingsfactor van AH zodanig wordt bijgesteld, dat de voornoemde verandering wordt opgeheven·

Zoals reeds is vermeld, kan de vergelijkingsspanning niet alleen met de hand worden ingesteld, doch bijvoorbeeld ook afhangen Q 790 7277

V- V

- 6 -

Van de sterkte van het door de la ,er uitgezonden stralingssignaal·

Daarvan kan bijvoorbeeld een klein gedeelte worden afgenomen, dat na omzetting in een elektrisch signaal wordt geïntegreerd. De verkregen spanning kan dan voor een verdere terugkoppeling worden gebruikt 5 voor het beïnvloeden van het uitgezonden signaal·*

Het zal duidelijk zijn, dat in het voorgaande slechts een . uitvoeringsvoorbeeld is beschreven, en dat binnen het kader van de uitvinding nog vele wijzigingen nogelijk zijn.

«

K

* * t 3 \ 7907277

Claims (6)

1. Werkwijze voor het besturen ran een niet-lineaire dreapel-keten, ast het kenmerk, dat'het naar deze ketea te ze&dea ge-gevenssignaal wordt versterkt en bij een eerste gelijkspanning wordt gevoegd, waarvan de sterkte zodanig wordt geregeld, dat deze evenre-5 dig wordt aet een eerste verschilsignaal, dat wordt verkregen door van een aan de kleoaen van het te besturen ketenonderdeel afgenoaen •spanning ai te trekken van een eerste signaal, dat is verkregen door het detecteren en integreren van het signaal, dat uit de eerste gelijkspanning en het versterkte gegevensaignaal bestaat, een' en ander 10 zodanig, dat het vloeien van atroon van oi naar de te besturen keten wordt verhinderd, wanneer een signaalbit 0 optreedt of het gegevens-signaal afwezig is·

2· Werkwijze volgens conclusie 1, net het kenmerk, dat de vemenigvuldigingsfactor van het gegevenssignaal automatisch wordt 15 geregeld, teneinde dit signaal evenredig te naken net een tweede verschilsignaal, dat is verkregen door een vergelijkingsgelijkspanning af te trekken van een tweede signaal, dat is verkregen door het detecteren en integreren van het signaal, dat bestaat uit de son van de eerste gelijkspanning en het versterkte gegevenssignaal, een en 20 ander zodanig,, dat de amplitude van het versterkte gegevenssignaal afhankelijk wordt van de vergelijkingsspanning.

3· Werkwijze volgens conclusie 2, net het kenmerk, dat de vergelijkingsspanning een gelijkspanning is, waarvan de sterkte net de hand kan worden geregeld.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, net het kenmerk, dat de vergelijkingsspanning is afgeleid van het uitgangssignaal van de te besturen keten, welk signaal, eventueel na onzetting in elek- ' trische vors, wordt gedetecteerd en geïntegreerd.

5· Besturingsketen voor het uitvoeren van de werkwijze volgens 30 een van de conclusies 1..4, gekenmerkt door een versterker (AM) voor het versterken van gegevenseignalen, die aan de ingang daarvan worden toegevoerd, waarbij de versterkingsfactor van deze versterker afhankelijk is van een aan een eerste aansluiting (14) ervan toegevoerde stroom, terwijl de uitgangsgelijkspanning afhankelijk is van 35 de spanning, die aan een tweede aansluiting (10) wordt aangelegd, door een belasting (LO), bestaande uit een aanpassingsimpedantie (B) en een drempelwaarde-onderdeel (IJ), die onderling ia serie zijn ge- \ 7907277 . I » - δ - schakeld, waarbij bet verbindingspunt tussen beide net een toegangs-aansluiting (7) ie verbonden, door een eerste detector en integrator (DM), die net de uitgang (2) van de versterker (AM) is verbonden, door een eerste verschilversterker (AE1) met twee ingangen, die net 5 de uitgang van de eerste detector (DM) resp· de toegangsaansluiting (7) van de belasting (LO) zijn verbonden, terwijl aan de uitgang (9) ervan een eerste verschilsignaal kan worden afgegeven, dat overeenkomt net het verschil tussen de aan de ingangen toegevoerde signalen, en door een spanningsbron (GT), waarvan de uitgangsspanning door het 10 eerste verschilsignaal aan de uitgang (9) wordt bestuurd, terwijl de uitgang van deze spanningsbron met de tweede aansluiting (10) van de versterker (AM) is verbonden·

6· Keten volgens conclusie 5» gekenmerkt door een tweede verschilversterker (AE2), waarvan de ene ingang met een tweede de-1$ tector en integrator (DP), en de andere net een bron van een verge-lijkingsspanning (12) is verbonden, aan welke integrator (DP) de uitgangsspanning van de versterker (AM) kan worden toegevoerd, terwijl aan de uitgang (13) van deze verschilversterker (AS2) een signaal verschijnt,.dat overeenkomt met het verschil tussen de beide ingangs-20 signalen, en door een stroombron (GC1), waarvan de uitgangsstroon wordt bestuurd door dit verschilsignaal van de tweede verschilver-aterker (AE2), welke stroom naar de eerste aansluiting (1*0 van de versterker (AM) wordt toegevoerd om daarmede de versterkingsfactor daarvan te regelen· « 7907277 I * Vi 0 1 _ I _v cc ''~N O JL i π — r~- ί^· S --l--1;-1-► i 5^ r- ,J_ —5= . _L -i_L A_l_ rvj CsJ v>4 i r~ UJ ^ LU < <c O' ’"'-N ^ p—I—, ~ v «^f* O c- Γ. ( ς: „ l f- y * <c ^ ώ A 7907277 <?teZ/·