NL8800954A

NL8800954A - Schakeling voor een lichtgevoelig element.

Info

Publication number: NL8800954A
Application number: NL8800954A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1988-04-13
Filing date: 1988-04-13
Publication date: 1989-11-01
Also published as: US4947032A; EP0337557A1; JPH01305326A

Description

PHN 12.521 1 7

V

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Schakeling voor een lichtgevoelig element.

De uitvinding heeft betrekking op een schakeling voor een lichtgevoelig element, voorzien van een weerstand in serie met het lichtgevoelige element die zijn geschakeld tussen een eerste en een tweede punt van konstante potentiaal.

5 Een dergelijke schakeling is bekend en wordt gebruikt in een infrarood ontvanger. Het lichtgevoelige element is dan een infrarood diode. De bekende schakeling heeft het nadeel dat bij een hoog omgevingslichtniveau de infrarood ontvanger niet goed meer werkt.

De uitvinding beoogt een schakeling voor te stellen die 10 (praktisch) niet gevoelig is voor het omgevingslichtniveau en ook bij hoge omgevingslichtniveau's nog goed funktioneert. De schakeling volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk dat de schakeling verder bevat een transistor en een serieschakeling van een tweede weerstand en een kondensator, dat het uiteinde van de eerstgenoemde weerstand dat 15 niet met het lichtgevoelige element is verbonden via de serieschakeling van de tweede weerstand en de kondensator is gekoppeld met het eerste punt van konstante potentiaal, en is gekoppeld met een stuurelektrode van de transistor, dat een eerste hoofdelektrode van de transistor is gekoppeld met het eerste punt van konstante potentiaal en een tweede 20 hoofdelektrode van de transistor is gekoppeld met het verbindingspunt tussen de eerste weerstand en het lichtgevoelige element.

De uitvinding is gebaseerd op het volgende inzicht. In de bekende schakeling bevindt de serieschakeling van de eerste weerstand en het lichtgevoelige element zich rechtstreeks tussen de beide punten van 25 konstante potentiaal. Bij hoge omgevingslichtniveau's zal er een hoge gelijkstroom door de serieschakeling lopen. Deze stroom veroorzaakt een grote spanningsval over de eerste weerstand, zodat er (praktisch) geen spanning over het lichtgevoelige element, staat. Dit betekent dat er.

(praktisch) geen informatieoverdracht meer mogelijk is. Bovendien 30 ontstaat er een grote vervorming in het signaal aanwezig op het verbindingspunt tussen de eerste weerstand en het lichtgevoelige element. Dit verbindingspunt funktioneert als uitgangsklem van de . 8800954 \ ' 4 PHN 12.521 2 schakeling, welke uitgangsklem gekoppeld kan worden met een voorversterker van de ontvanger. Het gevolg van deze vervorming is bovendien dat er een grote overspraak ontstaat tussen de verschillende signaalkanalen die bijvoorbeeld FM gemoduleerd via de infrarood 5 overdrachtsweg worden overgezonden.

Door nu volgens de uitvinding een transistor en de serieschakeling van de tweede weerstand en de kapaciteit toe te voegen wordt bereikt dat de gelijkstroom door het lichtgevoelige element, die dus wordt veroorzaakt door het aanwezige achtergrondlichtniveau, via de 10 transistor wordt afgevoerd en dat de gelijkspanning op het verbindingspunt tussen de eerste weerstand en het lichtgevoelige element (praktisch) niet verandert. Er ontstaat dus tengevolge van de gelijkstroom geen extra spanningsval op dit verbindingspunt, zodat het lichtgevoelige element toch op de juiste wijze blijft werken, ook bij 15 een hoog omgevingslichtniveau. Bovendien is de gevoeligheid van de schakeling volgens de uitvinding hoger en heeft de schakeling minder last van ruis.

Indien het lichtgevoelige element als infrarood diode is uitgevoerd, dan is bij voorkeur de anode van de infrarood diode 20 gekoppeld met het tweede punt van konstante potentiaal. Dit voorkomt een instraling van hoog frekwent omgevingslicht, dat anders zou leiden tot een storingskomponent in het gedetekteerde signaal.

Men kan ten minste een tweede lichtgevoelige element parallel aan het lichtgevoelige element schakelen. Hierdoor realiseert 25 men een hogere gevoeligheid van de detektie van het (infrarood) lichtsignaal.

Om de uitsturing van de schakeling te vergroten kan men eventueel een derde weerstand parallel schakelen met de serieschakeling van de tweede weerstand en de kondensator.

30 De uitvinding zal aan de hand van uitvoeringsvoorbeeld in de hierna volgende figuurbeschrijving nader worden uiteengezet.

Hierin toont, figuur 1 een uitvoeringsvoorbeeld van de schakeling, en figuur 2 het lichtgevoelige element.

35 Figuur 1 toont een schakeling voor een lichtgevoelig element 1, bijvoorbeeld een infrarood diode. De schakeling bevat in dit geval ter vergroting van de gevoeligheid een tweetal parallel .8800954 ft ι PHN 12.521 3 geschakelde infrarood diodes 1 en 2. De anodes van de beide diodes 1 en 2 zijn verbonden met een punt van konstante potentiaal (aarde), De kathodes van de beide diodes 1 en 2 zijn beide via een serieschakeling van een eerste weerstand 3, een kondensator 4 en een tweede weerstand 5 5 gekoppeld met een ander punt 6 van konstante potentiaal (+). De onderlinge volgorde van de kondensator 4 en de tweede weerstand 5 kan ook omgedraaid worden.

De kathodes van de beide diodes 1 en 2 zijn eveneens via een pnp transistor 7 gekoppeld met het punt 6. De basis van de 10 transistor 7 is gekoppeld met het verbindingspunt 8 tussen de weerstand 3 en de kondensator 4.

Het verbindingspunt tussen de diodes en de weerstand 3 is tesamen met de kollektor van de transistor 7 gekoppeld met de uitgangsklem 9 van de schakeling. De emitter van de transistor 7 is 15 gekoppeld met het punt 6. De uitgangsklem 9 kan gekoppeld worden met een voorversterker, voor verdere versterking van het gedetekteerde signaal dat aanwezig is op het punt 9.

De schakeling werkt als volgt. Ongeacht het niveau van het (stationaire) omgevingslicht is de gelijkspanning op het punt 9 20 konstant en bedraagt globaal Vq (zijnde de gelijkspanning op het punt 6} niveau minus Vj^ (zijnde de spanning over de basis-emitterovergang van transistor 7).

Dit omdat de gelijkstroom die door de diodes onder invloed van het omgevingslicht wordt geleverd via de transistor 7 wordt 25 afgevoerd. De ingangsimpedantie op het punt 9 van de schakeling is voor DC namelijk laag.

Eventueel door toevoeging van een weerstand 10 parallel aan de serieschakeling van de kondensator 4 en de weerstand 5 kan de basisspanning, dat is de gelijkspanning op het punt 8, van de transistor 30 7 worden gewijzigd. Daardoor wijzigt ook de gelijkspanning op het punt 9, zodat een ander (groter) uitstuurbereik gerealiseerd kan worden. Dit is bijvoorbeeld nodig indien de amplitude van de modulatie van het ontvangen lichtsignaal groter is.

Via de weerstand 3 is er een tegenkoppeling aangebracht.

35 van de kollektor naar de basis van de transistor 7, zodat de ruis, die . bij afwezigheid van de weerstand 3 op het punt 9 aanwezig zou zijn en die het gevolg is van de ruis in de P-N overgang van de transistor 7, .8800954

TB

4 PHN 12.521 4 tenminste grotendeels is onderdrukt. Bovendien heeft de overdracht van de ontvangerschakeling, dat wil zeggen de overdracht van de variaties in de lichtintensiteit die worden gedetekteerd door het lichtgevoelige element, naar de spanningsvariaties op het punt 9, een meer lineaire 5 karakteristiek.

Het door het (de) lichtgevoelige element(en) ontvangen gemoduleerde (infrarode) lichtsignaal IR realiseert een variatie in de stroom door het (de) element(en) 1 en 2. Deze stroomvariaties leiden tot spanningsvariaties op het punt 9 ten gevolge van het feit dat voor hoog 10 frekwentie trillingen de ingangsimpedantie van de schakeling gevormd door de transistor 7, de twee weerstanden 3 en 5 en de kondensatoren gezien vanaf het punt 9, hoog is.

Bij een hoger lichtachtergrondniveau zullen de elementen 1 en 2 een grotere ruststroom leveren. Deze ruststroom wordt echter via 15 de transistor 7 afgevoerd aangezien de voornoemde ingangsimpedantie voor DC laag is. Deze gelijkstroom leidt dus niet tot een verandering van de gelijkspanningsinstelling op het punt 9. De uitsturing en dus de gevoeligheid van de schakeling blijft dus ook voor hogere lichtachtergrondniveau's op peil.

20 Figuur 2 toont het lichtgevoelige element 1. Het element bevat twee elektrodes, de anode a en de kathode c. De anode a is de voorste van de twee elektrodes, gezien vanuit de invalsrichting van het infrarode licht IR. Bij voorkeur wordt deze elektrode gekoppeld met een punt van konstante potentiaal, zoals dit in figuur 1 is weergegeven. Het 25 element is dan het minst gevoelig voor ongewenste hoog frekwente instraling, die anders de oorzaak zouden kunnen zijn van storingen in de uitgangsstroom van het lichtgevoelige element.

Dit zou bijvoorbeeld kunnen optreden bij een ander uitvoeringsvoorbeeld van de schakeling, namelijk die schakeling waarbij 30 de kathodes van de lichtgevoelige elementen met de klem 6 zouden zijn verbonden, en de anodes via een npn transistor, en bovendien via een serieschakeling van de eerste weerstand, de kondensator en de tweede weerstand, met aarde zouden zijn verbonden.

Het zij vermeld dat de uitvinding niet is beperkt tot 35 enkel de hiervoor besproken schakelingen. De uitvinding is eveneens van toepassing op die uitvoeringsvormen die op niet op de uitvinding betrekking hebbende punten van de besproken uitvoeringsvoorbeelden . 8800354 ΡΗΝ 12.521 5 verschillen.

,8800954

Claims

1. Schakeling voor een lichtgevoelig element, voorzien van een weerstand in serie met het lichtgevoelige element die zijn geschakeld tussen een eerste en een tweede punt van konstante potentiaal, met het kenmerk, dat de schakeling verder bevat een 5 transistor en een serieschakeling van een tweede weerstand en een kondensator, dat het uiteinde van de eerstgenoemde weerstand dat niet met het lichtgevoelige element is verbonden via de serieschakeling van de tweede weerstand en de kondensator is gekoppeld met het eerste punt van konstante potentiaal, en is gekoppeld met een stuurelektrode van de 10 transistor, dat een eerste hoofdelektrode van de transistor is gekoppeld met het eerste punt van konstante potentiaal en een tweede hoofdelektrode van de transistor is gekoppeld met het verbindingspunt tussen de eerste -weerstand en het lichtgevoelige element.

2. Schakeling volgens konklusie 1, met het kenmerk, dat het 15 lichtgevoelige element een infrarood ontvanger, bijvoorbeeld een infrarood diode is.

3. Schakeling volgens konklusie 2, met het kenmerk, dat een anode van de infrarood diode is gekoppeld met het tweede punt van konstante potentiaal.

4. Schakeling volgens één der voorgaande konklusies, met het kenmerk, dat ten minste een tweede lichtgevoelige element is parallel geschakeld met het lichtgevoelige element.

5. Schakeling volgens één der voorgaande konclusies, met het kenmerk, dat een derde weerstand is parallel geschakeld met de 25 serieschakeling van de tweede weerstand en de kondensator. * 8800354 .....ïlM»