SE438583B - Sett att driva en icke linjer troskelanordning och drivkrets for genomforande av settet - Google Patents

Description

35 40 79Û8Û1Û-7i 7 av en krets, som kan driva varje typ av tröskelanordning, som kan automatiskt justeras med avseende på belastningens elektriska egenskaper och som kan reglera likspänningsnivån hos den informa- tionssignal, som skall tillföras till den drivna anordningen. En- ligt uppfinningen utförs även en automatisk motkopplingsreglering, med hjälp av vilken informationssignalens amplitud ständigt bibe- hålls vid ett förutbestämt värde. Vid kretsen enligt uppfinningen är dessutom en reglering möjlig med hjälp av en ytterligare äter- _kopplingsslínga som är känslig för signalstyrkevariationen hos den signal, som avges från den drivna anordningen.

Det för uppfinningen utmärkande framgår av den kännetecknande delen av patentkravet T respektive 5.

Sättet enligt uppfinningen för att driva en icke-linjär trös- kelanordning består därvid i att en datasignal, som skall sändas till anordningen, förstärks och adderas till en första líkspänning, vars amplitud automatiskt regleras på sådant sätt att den är pro- portionell mot en första differenssignal, som erhålles genom sub- traktion av en första signal från en vid den drivna anordníngens klämmor uttagen signal, vilken första signal erhålles genom detek- tering och integrering av den signal, som erhållits genom addering- en av den första likspänningen och den förstärkta datasignalen, i och för eliminering av strömöverföring från eller till anordningen vid uppträdandet av en bit noll eller vid frånvaro av datasignal.

Ovannämnda och andra utmärkande drag hos föreliggande uppfin- ning kommer att närmare belysas i följande beskrivning av ett före- draget, icke begränsande utföríngsexempel under hänvisning till bifogade ritning, som visar ett blockschema för nämnda utförings- exempel.

Det visade blockschemat hänför sig till en drivkrets för en halvledarlaser, som är avsedd för användning i system för data- transmission via optiska fibrer.

På ritningen anger hänvisningsbeteckningen 1 en ingångsledare för en datasignal, vilken ledare är anordnad att överföra signalen lför modulering av laserns drivström. Denna signal kan efter för- stärkning i en förstärkare AM uppvisa en ändamålsenlig signalstyr- ka för korrekt drivning av lasern.

Hänvisningsbeteckningen Z anger en utgnngsledare fran förstär- karen AM, på vilken den förstärkta datasignalen överförs överlag- rad på en avpassad likspänning. Signalen uppdelas idealt på tre ledare 3, 4 och 5, av vilka ledaren 5 är direkt ansluten till 10 15 20 25 30 35 40 s 7908010-7 belastningen, betecknad LO. 7 För klarhets skull visas inuti blocket LO de komponenter, som är väsentliga för föreliggande utföringsexempels funktion, nämligen resistansen R och halvledarlasern U, representerad av en diodsymbol. Resístansens funktion är att anpassa den av lasern presenterade låga ímpedansen till förstärkarens AM utimpedans.

Via en ledare 6 matar en strömgenerator GC2 lasern U med den erforderliga förströmmen för inställning av arbetspunkten i vilo- tíllstånd, omedelbart ovanför tröskeln i överföringskurvan. _En annan av de ledare till vilka ledaren 2 förgrenas, nämli- gen ledaren 4, har till uppgift att tillföra datasignalen och lik- spänningen från förstärkârens AM utgång till ingången på en konven- tionell detekterings- och integreríngskrets, betecknad med DM på ritningen.

Den från kretsen DM avgivna signalen tillförs via en ledare 8 till den ena av två ingångar på en konventionell differential- förstärkare AE1, vars andra ingång via en ledare 7 mottager en sig- nal, som svarar mot likspänningen vid den förspända lasern. Denna signal uttages direkt på det användarorgan, som utgör belastningen, dvs på halvledarlasern. Vid frånvaro av datasignaler eller när en bit 0 uppträder, sammanfaller nämnda signal med anordningens U tröskelspänning, dvs såsom ovan nämnts kan den variera inom ett mycket stort område beroende på typ av anordning, åldring, tempe- ratur, etc. Resultatet av jämförselsen i differentialförstärkaren AE1 tillförs via en ledare 9 till en spänningsgenerator GT, som är anordnad att reglera spänningsnivån på en ledare 10 och följaktli- gen även den på förstärkarens AM utgång uppträdande likspännings- nivån.

Spänningsgeneratorer som kan styras av'en elektrisk signal är förut kända. En möjlig realisering av en sådan generator skulle kunna inbegripa en konventionell transistor i gemensam kollektor- koppling. Styrsignalen kan påtryckas på transistorns bas såsom strömvariation och utgångsspänningen kan uttagas vid emittern. Som bekant är utimpedansen hos transistorn i en dylik koppling mycket låg, varför den mycket väl närmar sig den ideala spänningsgeneratonn På en tredje ledare 3,'till vilken ledaren 2 förgrenas, överförs signalerna från utgången på förstärkaren AM till on topp- -till-topp-detektor DP, vilken, som bekant, på sin utgång avger en likspänníng med en amplitud svarande mot topp-till-topp-spänningen hos den vid ingången uppträdande datasignalen. Denna likspänníng 10 15 20 ZS 30 35 40 7908010-7 4 överförs via en ledare II till en första ingång på en andra diffe- rentialförstärkare ABÉ, vars andra ingång via en ledare I2 motta- ger en referensspänning, med vars hjälp anordningens LO module- ringsström kan fixeras och bíbehållas på en konstant nivå.

Utgående från skillnaden mellan värdena av de spänningar, som uppträder på differentialförstärkarens AE2 ingångar, alstras en felsignal på en ledare I3. Denna felsignal styr en strömgenera- tor GCI och, via en ledare I4, topp-till-topp-nivån hos datasigna- len på förstärkarens AM utgång. _ Analogt med vad som sagts för utförandet av spänningsgenera- torn GT, innebär realiseringen av strömgeneratorn GCI inga svårig- heter för fackmannen. En transistor i gemensam emitterkoppling kan väl approximera en ideal strömgenerator beroende på den höga kol- lektorimpedansen, varvid styrsignalen i form av strömvariationer kan påtryckas på basanslutningen.

Strömgeneratorn GCI och spänningsgeneratorn GT har, såsom nämnts,till uppgift att modifiera de elektriska nivåerna hos de signaler som uppträder vid förstärkarens AM utgång på ledaren 2.

Närmare bestämt kommer topp-till-topp-amplituden hos den förstärk- ta signalen att bero av det av strömgeneratorn GCI avgivna ström- värdet, och spänningsnivån vid uppträdandet av en bit 0 eller vid frånvaro av datasignal kommer att bero av det spänningsvärde som föreligger på spänningsgeneratorns GT utgång.

Vad beträffar förstärkarens AM konstruktion kan den vara upp- byggd av steg i klass B eller C realiserade av ett eller flera ak- tiva element, t.ex. gemensamt emitterkopplade transistorer, varvid spänningsgeneratorn GT kan vara seriekopplad med emíttern medan strömgeneratorn GCI kan vara seriekopplad med kollektorn. På detta sätt ger variationer i den av generatorn GT“avgivna spänningen upphov till spänningsvariatíoner på förstärkarens AM utgång och variationer i den av generatorn GCI avgivna strömmen ger upphov, till förstärkníngsvariationer.

I det fallet att förstärkaren AM är i klass A, kan förstärk- nings- och spänningskontrollen på utgången realíseras med konven- tionell teknik.

Under hänvisning till ritningen kommer nu arbetssättet för kretsen i det föreliggande utföringsexemplet att närmare beskrivas.

Vid frånvaro av datasignaler på den ledare I, som är ansluten till kretsens ingångsklämma, matas halvledarlasern U av strömgene- ratorn GCI med en ström som är något högre än tröskelströmmen. 10 15 20 25 30 up 40 7908010-7 Under dessa förhållanden föreligger en bestämd spänningsskillnad över laserklämmorna, vars värde är beroende av typ av anordning, åldring, temperatur, etc. Ett av syftena med kretsen är att uppnå att spänningsnivån vid förstärkarens AM utgång, vid frånvaro av en datasignal eller vid uppträdandet av en bit 0, blir lika med den nivå som råder vid klämmorna på den anordning U som skall dri- vas, oberoende av typ av anordning och under varje driftförhållande.

På detta sätt flyter ingen ström vare sig från förstärkaren AM till anordningen U eller i motsatt riktning.

Ett annat syfte med föreliggande drivkrets består i att möj- liggöra en reglering av amplituden hos den av förstärkaren AM för- stärkta datasignalen, så att denna amplitud hålles konstant i ti- den liksom under varierande miljöförhållanden. Det är möjligt att genom en extern manuell eller automatisk styrning reglera amplítu- den hos laserns moduleringssignal.

Ovannämnda syften uppnås med hjälp av två nykonstruerade åter- kopplingsslingor. _ Funktionen hos den slinga, som består av blocken AM, LO, DM, AE1 och GT, kommer nu att närmare beskrivas.

På ledaren 7 uppträder den likspänning, strömgeneratorn GC2 avgivna förström- som råder över anord- ningen U, på grund av den av men, medan den likspänning som svarar mot nivån för biten 0 hos drivsignalens dataflöde uppträder på ledaren 8. Sistnämnda spän- ning_erhâ1les genom detekterings- och integreringsoperationer i kretsen DM på den av förstärkaren AM avgivna signalen. Differential- förstärkaren AE1, vars ingångar via ledarna 7 och 8 mottager nämnda två spänningar, jämför deras amplítuder och avger på sin utgång en förstärkt signal, som är proportionell mot skillnaden mellan dem.

Denna felsignal, som tillförs till spänningsgeneratorn GT, ger upphov till en ändring i förstärkarens AM utspänning till dess att skillnaden mellan spänningarna på differentialförstärkarens AE1 ingångar eliminerats. Under dessa förhållanden är de ovan definie- rade spänningarna på ledarna 5 och 7 lika, varför, vid frånvaro av datasignaler eller vid uppträdandet av bitar 0, ingen strömöver- föring sker vare sig från förstärkaren AM till anordningen U eller i motsatt riktning.

Vad beträffar den andra återkopplingsslingan, bestående av blocken AM, DP, AE2 och GC1, sker följande datasignalbehandling i syfte att bibehålla amplituden konstant i tiden, samt att även möjliggöra en enkel manuell eller automatisk reglering av amplünfien. 10 15 20 25 30 35 7908010-7 Topp-till-topp-detektorn DP mottager via ledaren 5 den av förstärkaren AM förstärkta datasignalen och avger på sin utgång, vilken via ledaren TT är ansluten till den ena ingången på diffe- 'rentialförstärkaren AE2, en likspänníng med en amplitud som är proportionell mot topp-till-topp-spänningen hos den vid dess in- gång uppträdande datasignalen. En referensspänning härrörande från en spänningsgenerator uppträder på ledaren T2. Dess nivå kan manu- ellt eller automatiskt regleras genom en styrorder. Exempelvis kan styrningen vara sådan att den av lasern alstrade optiska ljusnivån bibehålles konstant. Differentialförstärkaren AE2 jämför de två spänníngarna och avger på sin utgång en förstärkt signal som är proportionell mot deras skillnad. Förstärkaren AE2 styr strömgene- ratorn GCI, som i motsvarighet därtill varierar sin avgivna ström, vilken, såsom redan nämnts, bestämmer förstärkarstegets AM för- stärkning. Därigenom uppvisar amplituden hos den förstärkta data- signal, som uppträder på förstärkarens AM utgång, ett förlopp som strikt följer referensspänningen. Om en ändring inträffar i data- signalamplituden antingen vid ingången på drivkretsen, eller vid utgången på förstärkaren AM vid förstärkningsvariationer i samma förstärkare, inträffar en ändring i den spänning, som avges av de- tektorn DP, vilket leder till en felsignal på förstärkarens AE2 utgång och en motsvarande ändring av den ström som avges av ström- generatorn GC1, så att en förstärkningskorrigering av förstärkaren AM automatiskt âstadkommes, vilken korrigering kompenserar den ur- sprungliga ändringen.

Referensspänningen kan, förutom vara manuellt reglerbar, även vara beroende av amplituden hos den optiska signal som avges av lasern. Från denna signal uttages en liten del, vilken, efter om- vandling till en elektrisk signal med hjälp“av en konventionell fotodetektor, detekteras och integreras. Den erhållna spänningen kan utnyttjas för vidare återkoppling, så att även en reglering uppnås av en signal som utsänds från den drivna anordningen.

Det bör observeras att ovanstående beskrivning endast hänför sig till ett icke begränsande utföringsexempel på uppfinningen och att många olika modifikationer är möjliga inom uppfinningens ram.

Claims (6)

7 7908010-7 Patentkrav'

1. Sätt att driva en icke-linjär tröskelanordning, k ä n n e- t e c k n a t av att en datasignal, som skall sändas till anord- ningen, förstärks och adderas till en första likspänning, vars amplitud automatiskt regleras på sådant sätt att den är proportio- nell mot en första dífferenssignal, som erhålles genom subtraktion av en första signal från en vid den drivna anordningens klämmer uttagen signal, vilken första signal erhålles genom detektering och integrering av den signal, som erhållits genom adderingen av den första likspänningen och den förstärkta datasignalen, i och för eliminering av strömöverföring från eller till anordningen vid uppträdandet av en bit noll eller vid frånvaro av datasignal.

2. Sätt enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda datasignals förstärkningsfaktor automatiskt regleras på sådant sätt, att den är proportionell mot en andra differenssignal, som erhålles genom subtraktion av en referensspänning från en andra signal, vilken erhålles genom detektering och integrering av den signal, som erhållits genom adderingen av den första likspänningen och den förstärkta datasignalen, i ändamål att göra nämnda för~ . stärkta datasignals amplitud beroende av nämnda referensspänníng.

3. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda referensspänning utgörs av en likspänning med manuellt reg- lerbar amplitud.

4. Sätt enligt kravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att nämnda referensspänning erhålles genom omvandling av energi, som avges av nämnda drivna anordning, till elektrisk energi, som där- efter detekteras och integreras.

5. Drivkrets för genomförande av sättet enligt kravet I för att driva en icke-linjär tröskelanordning, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar: -'en förstärkare (AM), vilken är anordnad att öka signalstyrkan hos en på dess ingång påtryckt datasignal och vilken har variabel förstärkning i beroende av en på en första klämma (14) påtryckt ström samt vars utgångslikspänning varierar i beroende av en på en andra klämma (10) påtryckt spänning; - en belastning (LO), vilken består av en impedansanpassande resistans (R) seriekopplad med tröskelanordníngen (U), varvid en åtkomstklämma (7) är anordnad vid förbindningspunkten mellan resistansen och nämnda anordning; - en första detektor och integrator (DM), vilken är ansluten till 7908010-7 a förstärkarens (AM) utgång; - en första differentialförstärkare (AE1), vilken har två in- gångar som är anslutna till en utgång på nämnda första detektor och integrator (DM) respektive till nämnda âtkomstklämma (7) på belastningen (LO), och vilken är anordnad att på en utgång avge en första differenssignal, som är proportionell mot skillnaden mellan amplituderna hos de vid den första differentialförstärka- rens ingångar uppträdande signalerna; - en spänningsgenerator (GT), vars utgångsspänning är styrd av nämnda första differenssignal avgiven av nämnda första differen- tialförstärkare (AET) och vilken är ansluten till nämnda andra klämma (10) i och för âstadkommande av de önskade spänníngsvaria- tionerna på förstärkarens (AM) utgång.

6. Krets enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a d av att den vidare innefattar: - en andra detektor och integrator (DP), vilken är ansluten till förstärkarens (AM) utgång; - en andra differentialförstärkare (AE2), vilken har en första ingång ansluten till en utgång på nämnda andra detektor och in- tegrator (DP) och en andra ingång ansluten till en referensspän- ningskälla, och vilken är anordnad att på en utgång avge en andra dífferenssignal, som är proportionell mot skillnaden mellan am- plituderna hos de vid den andra differentialförstärkarens ingångar uppträdande signalerna; - en strömgenerator (GC1), vars utgångsström är styrd av nämnda andra differenssignal avgiven av nämnda andra differentialförstär- kare (AE2) och vilken är ansluten till nämnda första klämma (14) i-och för åstadkommande av de önskade förstärkningsvariationerna hos förstärkaren (AM).