NO303609B1 - Elektrisk tilf°rselskrets, spesielt for fotodioder - Google Patents

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en elektrisk, tilfør-selskrets, spesielt for tilførsel til en "Avalanche fotodiode" (APD), men som også kan benyttes mer generelt.

"Avalanche fotodioder" (APDer) er dioder som blir brukt som elektro-optiske omformere spesielt innen optiske sig-nal transmisj onsteknikker . Dioder av denne type gir bare en optimal optisk-elektrisk omforming ("utbytte") av et optisk inngangssignal dersom den påtrykte diodespenningen nærmer seg sammenbruddsspenningen svært. Ett problem i denne sammenhengen er at sammenbruddsspenningen er temperaturavhengig, og som et resultat av dette, dersom den påtrykte spenningen skulle holdes konstant, ville på den ene side nevnte spenning ikke nærme seg sammenbruddsspenningen nok, og som et resultat av dette ville utgangssignalet til dioden være utilstrekkelig, eller dioden ville, på den an-nen side, bryte sammen i tilfelle av enhver - uunngåelig - økning i den (omgivende) temperatur.

For å fjerne det fremsatte problem, er det kjent tilfør-selskretser for fotodioder, hvis utgangsspenning har en bestemt temperaturavhengighet som er tilpasset så godt .som mulig til den brukte fotodiodens temperaturavhengighet. JP patentpublikasjon 60-180,347 omhandler således en slik krets. Imidlertid har den nevnte krets den ulempe at ut-gangsspenningsnivået og temperaturavhengighetsgraden ikke kan styres uavhengig av hverandre, hvilket imidlertid ikke trenger å være en ulempe dersom kretsen kun er ment for tilførsel til en bestemt type fotodiode, idet komponente-nes verdier da kan justeres ved å ta hensyn til nevnte ty-pe fotodiode. Imidlertid kan det ikke samtidig tas hensyn til eksemplarvariasjoner innenfor samme type fotodiode. Som en konsekvens av dette, kan "utbyttet" til fotodioden ikke optimeres, og i praksis tilkjennegir dette likevel et tap som ikke kan overses.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Oppfinnelsen fremskaffer en tilførselskrets som spesielt kan brukes for tilførsel til fotodioder som, i kontrast til kjente, lignende kretser, fremskaffer organer for optimal justering av både den temperaturuavhengige delen av tilførselsspenningen og den temperaturavhengige delen av den, spesielt temperaturavhengighetsgraden.

Oppfinnelsen erkarakterisert vedde trekk som fremgår av den karakteriserende del av det vedføyde patentkrav 1.

Ifølge oppfinnelsen er den temperaturuavhengige komponenten og den temperaturavhengige komponenten av tilførsels-spenning (hvilespenning) som skal påtrykkes fotodioden, generert uavhengig av hverandre av nevnte spenningskilder, og utgangs spenningene i nevnte spenningskilder er i tillegg justerbare uavhengig av hverandre, ved hjelp av de to nevnte forsterkerne, idet spenningsnivået blir regulert ved hjelp av den første forsterkeren og spen-nings/temperatur- forholdet ved hjelp av den andre forsterkeren. Disse forholdsregler gjør det mulig for enhver fotodiode å justeres ekstremt fint, og følgelig optimalt uten at, uavhengig ved hvilken temperatur, forskjellen mellom tilf ørselsspenningen og sammenbrudds spenningen blir for stor (hvilket resulterer i et lavere "utbytte"), eller at tilførselsspenningen blir i stand til å overskride sammenbruddsspenningen (idet fotodioden blir uvirksom som et resultat).

En foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen erkarakterisert vedde trekk som fremgår av det vedføyde patentkrav 2 .

Referanser

JP 60-180,247

Eksemplifisert utførelsesform

Figuren viser en eksemplifisert utførelsesform av oppfinnelsen.

Den ovenfor nevnte temperaturuavhengige spenningskilden VS1 er formet av en kommersielt tilgjengelig komponent, f.eks. typen uA723, hvis (svært stabile) utgangsspenning Ul er omtrent 7 volt. Denne spenningskilden VS1 er koblet til en inngangsterminal til en styrbar spenningsforsterker Al, hvis andre inngangsterminal er koblet til jord. En spenning lik al<*>7 volt kan derfor avledes ved utgangen, idet al er det (variable) utbyttet.

Den temperaturavhengige spenningskilden VS2 er formet av en temperaturuavhengig spenningskilde VS3, f.eks. også den nevnte komponenten jxA723, med en fiksert spenningsdeler, i kombinasjon med en temperaturavhengig spenningskilde som er formet som en diode D innlemmet i en strømkrets som er forsynt av en strømkilde CS, idet nevnte strømkilde i sin tur er formet av en spenningskilde VS4 og en relativt høy-resistent motstand R. Den fikserte spenningsdeleren som er koblet til den temperaturuavhengige spenningskilden VS3, er justert på en slik måte at dens utgangsspenning er Tik spenningen over dioden D, f.eks. 0,7 volt. Fotodioden som skal få sin tilførsel og dioden er plassert på en slik må-te at de er utsatt for samme omgivende temperatur, f.eks. montert på samme printkort, idet den fikserte spenningsdeler da blir justert til den temperatur som er lik den nor-male driftstemperatur, ved hvilken fotodioden som skal få sin tilførsel opereres, vanligvis romtemperatur. I en sub-traksjonskrets "-" er diodespenningen subtrahert fra utgangsspenningen til spenningsdeleren og resultantspen-ningsdifferansen blir presentert ved inngangen til en for-sterker A2, hvis andre inngang er ved jord. Utgangsspenningen til spenningsdeleren er f.eks. 0,7 volt. Spenningen over dioden er også 0,7 volt, hvilket øker eller minker ved hjelp av det matematiske produkt til en temperaturkon- stant og forskjellen mellom den aktuelle temperaturen og romtemperaturen, idet temperaturen er konstant, f.eks. 2 millivolt per grad Celsius. I det tilfellet er spenningen presentert ved inngangen til forsterkeren A2 derfor lik (0,7 + 2 m(v/deg) - 0,7 = 2 mV/deg. Denne spenningen er derfor kun avhengig av temperatur. Den kan forsterkes av forsterkeren A2 ved et utbytte på a2, med det resultat at spenningen ved utgangen til forsterkeren A2 er lik a2<*>2mV/deg. I en spenningsadderer "+" blir utgangsspenningene til den første forsterkeren Al og til den andre forsterkeren A2, addert med hverandre, hvilket resulterer i en utgangsspenning (al<*>7 + a2<*>mV/deg), idet det derfor er mulig å justere al og a2 uavhengig av hverandre.

Claims (3)

1. Elektrisk tilførselskrets,karakterisert vedat den omfatter en før-ste temperaturuavhengig spenningskilde (VS1), hvis utgangsspenning (Ul) er konstant og som er koblet til inngangen til en første spenningsforsterker (Al) som har en styrbar forsterkning (al) , og i tillegg en andre temperaturavhengig spenningskilde (VS2), hvis utgangsspenning (U2) i det vesentlige er lik det matematiske produkt av en konstant (C) og temperaturen (t) målt ved et målepunkt og som er koblet til inngangen til en andre spenningsforsterker (A2) som har en styrbar forsterkning (a2), idet utgangs spenningen til den første spenningsforsterkeren og utgangsspenningen til den andre spenningsforsterkeren blir addert.

2. Elektrisk tilførselskrets som angitt i krav 1,karakterisert vedat den andre temperaturavhengige spenningskilde (VS2) er formet av en tredje temperaturuavhengig spenningskilde (VS3) med en tredje konstant utgangsspenning (U3), og ved en seriekrets i en strømkilde (CS) og en temperaturavhengig impedans (D) ,^i-det den fjerde utgangsspenningen (U4) som er generert ved nevnte strømkilde (CS) over nevnte temperaturavhengige impedans har en temperaturuavhengig komponent som er lik den tredje konstante utgangsspenning (U3) og en temperaturavhengig komponent, idet utspenningen (U2) fra den andre temperaturavhengige spenningskilde (VS2) blir fremskaffet ved å subtrahere den tredje konstante utgangsspenning fra den fjerde utgangsspenning.

3. Elektrisk tilførselskrets som angitt i krav 2,karakterisert vedat den temperaturavhengige impedans er formet av en halvlederdiode (D) som er tilkoblet i foroverretningen i forhold til strømkilden (CS) .