NL8520066A - Inrichting voor het vergroten van het dynamische gebied bij een integrerende opto-elektrische ontvanger. - Google Patents

Description

. 852006b •i VO 7490

Inrichting voor het vergroten van het dynamische gebied bij een integrerende opto-elektrische ontvanger.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vergroten van het dynamische gebied bij een ingangstrap van het integrerende type in een opto-elektrische ontvanger.

Twee gebruikelijke optische ingangstrappen zijn de transimpe-5 dantietrap en een integrerende trap. Zie bijvoorbeeld het boek

Semiconductor Devices for Optical Communications, H. Kressel, Springer-Verlag, Berlijn, Heidelberg, New York 1980. Integrerende trappen zijn vanuit een gevoeligheidsoogpunt beter aangezien minder ruis wordt opgewekt dan bij transimpedantietrappen. Aangezien integratietrappen 10 gemakkelijk overversterkt worden bezitten zij evenwel slechtere dynamische eigenschappen dan transimpedantietrappen.

Om een grote gevoeligheid in een ontvanger met een integrerende ingangstrap te verkrijgen wordt beoogd aan de versterkeringang daarvan een geringe capaciteit te verschaffen. Een geringe capaciteit 15 veroorzaakt een hoge spanning op de versterkeringang aangezien het ingangssignaal wordt geïntegreerd. De ingangstrap kan derhalve reeds bij een matig niveau van het ingangssignaal overversterkt worden.

Een integratietrap is zeer gevoelig voor overversterking aangezien de signaalinformatie in de afgeleide van het geïntegreerde signaal aan-20 wezig is.

Een poging om bij de versterkeringang elektrisch een extra capaciteit toe te voegen teneinde het dynamische gebied te vergroten leidt tot een slechtere gevoeligheid ten gevolge van niet te vermijden lekcapaciteiten in de inrichting, welke voor de verbinding wordt ge-25 bruikt.

Het doel van de uitvinding is het verkrijgen van een integrerende ingangstrap met groter dynamisch gebied, waarbij de gevoeligheid behouden blijft, zodat zowel zwakke als sterke ingangssignalen op de juiste wijze kunnen worden gedetecteerd. Het probleem wordt opgelost 30 door een speciale terugkoppeling.

Een inrichting volgens de uitvinding is derhalve gekenmerkt als omschreven in de bijgaande conclusies.

8520066 4 -2-

De uitvinding zal nu gedetailleerd worden beschreven onder verwijzing naar de bijgaande tekening, waarin fig. 1 een schema van een conventionele integrerende ingangstrap toont, en fig. 2 een integrerende ingangstrap, die volgens de uitvin-5 ding is verbeterd, toont.

Bij de reeds bekende ingangstrap volgens fig. 1 zijn een opto-elektrische omzetter D, bijvoorbeeld een fotodiode, en een weerstand R met een grote weerstandswaarde in serie in een voedingsketen tussen · een spanningsbron V en aarde opgenomen. De ingang van een versterker 10 F1 met grote impedantie en de versterking -Al is met het verbindingspunt p tussen de fotodiode D en de weerstand R verbonden. en zijn capaciteiten, welke onvermijdelijk bij de fotodiode D respectievelijk de versterker F1 optreden, welke capaciteiten leiden tot een integratie. De versterker F1 wekt een signaal op, dat het uitgangs-15 signaal van de trap vormt.

Wanneer licht L de fotodiode D treft, wordt een met de luminan-tie evenredige stroom opgewekt, welke stroom het elektrische ingangssignaal van de trap vormt. Aan de fotodiode D wordt door de weerstand R een bedrijfspunt gegeven. De weerstandswaarde wordt zo groot mogelijk 20 gekozen, waardoor weinig thermische ruis en een lage onderste grens-frequentie optreedt. De trap heeft evenwel slechte dynamische eigenschappen aangezien ten gevolge van de geringe capaciteit de trap gemakkelijk wordt overversterkt bij integratie.

De overdrachtsfunctie van de trap kan worden geschreven als: U1(S) Al

25 VS) I (s) s(C + C.) + 1/R

1 di waarbij s de variabele van Laplace is.

De verbeterde ingangstrap, weergegeven in fig. 2, verschilt van die van het bekende type door het gebruik van een terugkoppelketen F2 met de overdrachtsfunctie A2, welke keten tussen de uitgangstrap 30 en de van de ingang van de versterker F1 afgekeerde pool van de fotodiode D is verbonden. De keten F2 is weergegeven als een regelbare versterker doch kan ook bestaan uit een regelbare spanningsdeler.

De versterking kan continu of stapsgewijze regelbaar zijn en wordt bestuurd door het uitgangssignaal van een transducent G, waarbij het -3- * uitgangssignaal evenredig is met de luminantie en de transducent in de voedingsketen tussen de weerstand R en aarde is opgenomen. De transducent kan ook met andere punten van de ingangstrap zijn verbonden, waarin een signaal wordt opgewekt, dat evenredig is met de luminantie, 5 bijvoorbeeld in een ander punt van de voedingsketen of achter de versterker Fl.

De terugkoppelversterking wordt derhalve in evenredigheid met het optische ingangssignaal gevarieerd. De effectieve integratiecapa-citeit neemt dan toe van C^+Cj tot C^+c (l+AlxA2). Dit omdat volgens 10 het theorema van Miller een impedantie, welke in de terugkoppeling van een versterker wordt opgenomen, aan de ingang van de versterker wordt gezien als een impedantie, welke 1/(A+l) maal zo groot is, waarbij A de geïnverteerde spanningsversterking is.

Door de beschreven terugkoppeling wordt de waarde van de effec-15 tieve capaciteit over de fotodiode D aanzienlijk vergroot, terwijl de werkelijke waarde ongewijzigd blijft.

De overdrachtsfunctie van de verbeterde trap kan worden geschreven als: „ , . _ VÜ_ ___M_

2lS; I (s) sic. + CJ (1 + Al x A2)J + 1/R

20 Voor een geringe luminantie wordt A2 op een verwaarloosbare waarde geregeld, waarbij de overdrachtsfunctie van de trap derhalve overeenkomt met de tegenhanger bij een conventionele trap. Bij een sterke luminantie verkrijgt men evenwel een aanmerkelijk grotere effectieve capaciteit, waardoor het dynamische gebied van de trap aanmer-25 kelijk wordt vergroot. Daarentegen worden de frequentie-eigenschappen van de trap binnen het bruikbare frequentiegebied niet gewijzigd.

8520066

Claims (3)

1. Inrichting voor het vergroten van het dynamische gebied bij een integrerende opto-elektrische ontvanger, voorzien van een opto-elektrische omzetter (D), welke is opgenomen in een elektrische voedingsketen, waarin de spanningstoestand in een punt (p), dat met één pool 5 van de omzetter is verbonden, in responsie op de luminantie varieert, en met welk punt de ingang van een versterker (Fl) is verbonden, waarvan het uitgangssignaal het uitgangssignaal van de ontvanger vormt, waarbij beide componenten (D, Fl) van de ontvanger behorende niet te vermijden capaciteiten (C^, C\) voor de integratie worden gebruikt, 10 met het kenmerk, dat een terugkoppelbaan, welke regelbare spannings-regelorganen (F2), bijvoorbeeld een versterker of een spanningsdeler bevat, tussen de uitgang van de versterker (Fl) en de van het punt (p) in de elektrische voedingsketen afgekeerde pool vari de opto-elektrische omzetter (D) is verbonden, waarbij de spanningsregelorganen (F2) wor-15 den bestuurd door een transducent (G), waarvan het uitgangssignaal in responsie op de luminantie varieert.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spanningsregelorganen continu regelbaar zijn.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de span-20 ningsregelorganen stapsgewijze regelbaar zijn. 85 2 0 0 fi g