SE520433C2 - Förstärkarkrets, ett optiskt kommunikationssystem och en metod för att styra förstärkning - Google Patents

Description

25 30 35 ;t',.. _. .l- Fig 1 visar schematiskt ett exempel på ett sådant tidigare känt optiskt ingångssteg. lngångssteget innefattar ett ljuskänsligt or- gan 301. Det ljuskänsliga organet 301 kan exempelvis utgöras av en fotodiod. Det ljuskänsliga organet 301 avger en elektrisk signal som svar på en optisk insignal, exempelvis från en optisk fiber (ej visad i figuren). Enligt det visade exemplet är fotodio- dens 301 katod ansluten till en förspänning V1. Kretsen inne- fattar en förstärkarenhet 302, vilken ofta benämns förförstärka- re. Förstärkarenheten 302 har en första ingång 304 som mottar en elektrisk signal från det ljuskänsliga organet 301. Förstärkar- enheten 302 påverkar förstärkningen av den elektriska signalen och avger en förstärkt utsignal via en första utgång 306. Den visade fotodioden 301 avger en ström in i ingången 304, varvid strömmens styrka beror på detekterat ljus. Förstärkarenheten 302 omvandlar strömmen till en spänning på utgången 306. Överföringsfunktionen får därför enheten V/A, dvs ohm. Förstär- karenhetens 302 förstärkning kan således anges i ohm. Förstär- karenheten 302 kan även innefatta en intern förstärkningsre- gleringsenhet 308 som exempelvis kan vara inrättad för att minska förstärkningen vid för höga strömmar.

Det engelska sammandraget av JP-A-10284955 visar ett exem- pel på denna typ av optiska ingångssteg. Detta dokument visar ett sådant ingångssteg med en reglerkrets för att reglera för- stärkningen som svar på ett medelvärde hos den optiska in-ef- fekten. Även WO99/28768 visar ett optiskt ingångssteg där en regler- krets styr ett varierbart impedanselement i form av en diod an- slutet till en förstärkaringång.

Det engelska sammandraget av JP-A-09298426 visar ett optiskt ingångssteg med en förförstärkare. l detta fall har förförstärka- ren en speciell ingång där en reglersignal kan anslutas för att styra förförstärkarens förstärkning. Emellertid saknar vanligtvis ett optiskt ingångssteg en speciell ingång för att styra förstärk- 10 15 20 25 30 35 520 433 ningen. Ett exempel på ett ingångssteg är det som säljs under beteckningen MC2006 av fabrikatet Microcosm. Exempelvis detta ingångssteg innefattar en intern regleringsenhet för att minska förstärkningen vid för höga strömmar. Emellertid saknar ingångssteget en speciell ingång för att kunna styra förstärk- ningen.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en för- stärkarkrets som möjliggör styrning av förstärkning i ett optiskt ingångssteg med en förstärkarenhet som ej har någon speciell ingång avsedd för styrning av förstärkningen. Ett annat syfte är att åstadkomma en sådan förstärkarkrets med relativt enkla me- del.

Dessa ändamål uppnås med en förstärkarkrets enligt det första stycket ovan och som kännetecknas av en filterenhet inrättad att hindra en eventuell likström hos den elektriska signalen från det ljuskänsliga organet från att nå nämnda första ingång, och en styrenhet ansluten till nämnda första ingång och inrättad att sty- ra styrkan hos den elektriska signalen vid denna första ingång för att därmed påverka styrkan hos nämnda utsignal.

Filterenheten kan exempelvis utgöras av en kondensator. Denna filterenhet kopplar bort en eventuell likström från det ljuskänsli- ga organet. I stället ansluts styrenheten till den första ingången.

Således styrs styrkan på insignalen vid den första ingången med hjälp av styrenheten i stället för med hjälp av en likström från det ljuskänsliga organet. Därmed kan styrkan på utsignalen från den andra utgången påverkas med hjälp av styrenheten, dvs ändamålet att kunna styra förstärkarenhetens förstärkning är uppnådd.

Enligt en utföringsform av uppfinningen är nämnda ljuskänsliga organ inrättat så att en eventuell likström från det ljuskänsliga 10 15 20 25 30 35 520 433 organet skulle riktas in i nämnda förstärkarenhet via den första ingången om nämnda filterenhet ej vore anordnad att hindra en sådan likström, varvid styrenheten är inrättad att styra styrkan på en elektrisk ström i riktning in via den första ingången. Enligt denna utföringsform kan således ett ljuskänsligt organ användas där strömmen in på den första ingången beror på detekterad ljusintensitet.

Enligt en ytterligare utföringsform är styrenheten inrättad som en styrbar strömgenerator genom att en varierbar förstärknings- styrande spänningsenhet är ansluten till ett första motstånd an- slutet till nämnda första ingång. Denna utföringsform utgör ett fördelaktigt och enkelt exempel på hur strömmen in på den för- sta ingången kan styras.

Enligt ännu en utföringsform innefattar nämnda ljuskänsliga or- gan en första diodenhet med en första anslutning ansluten till en förspänning och en andra anslutning ansluten till nämnda filter- enhet, vilken filterenhet är ansluten till den första ingången. En- ligt denna utföringsform kan således exempelvis en fotodiod av den typ som beskrivits ovan användas som ljuskänsligt organ.

Enligt ännu en utföringsform utgör den första anslutningen den första diodenhetens katodsida och den andra anslutningen utgör den första diodenhetens anodsida. En fotodiod fungerar vanli- gen så att dess backström beror på infallande ljusintensitet. En- ligt denna utföringsform styrs således strömmen in mot den för- sta ingången med hjälp av diodenheten.

Enligt en ytterligare utföringsform innefattar förstärkarkretsen ett andra motstånd anslutet till nämnda andra anslutning för att leda bort en eventuell likström genom den första diodenheten. Efter- som likström från det ljuskänsliga organet hindras att nå den första ingången måste denna ström ledas bort på lämplig sätt.

En enkel konstruktion är att ansluta det ljuskänsliga organet till ett motstånd som leder bort denna ström. 10 15 20 25 30 35 520 433 Enligt ännu en utföringsform innefattar förstärkarkretsen en för- stärkningsbegränsningsenhet ansluten till nämnda första ingång.

Härigenom förhindras att förstärkarenheten ställs in på för hög förstärkning.

Enligt ännu en utföringsform innefattar förstärkningsbegräns- ningsenheten ett tredje motstånd anslutet mellan en spännings- källa och nämnda första ingång. Om förstärkarenheten är av den typ där en lägre ström på den första ingången innebär en högre förstärkning så kan lämpligen med hjälp av ett sådant tredje motstånd tillses att alltid en viss ström föreligger på nämnda första ingång. Således har på ett enkelt sätt en begränsning av förstärkningen uppnåtts.

Enligt en annan utföringsform innefattar nämnda förstärkarenhet en intern förstärkningsregleringsenhet, exempelvis inrättad för att minska förstärkningen vid för höga strömmar. Såsom nämns ovan kan förstärkarenheten även ha en intern förstärkningsre- glering.

Enligt en ytterligare utföringsform är en andra diodenhet anslu- ten till nämnda styrenhet för att förhindra felaktig strömriktning till/från den första ingången. Exempelvis om förstärkarkretsen är inrättad så att alltid en viss ström går in via nämnda första in- gång så kan den andra diodenheten anordnas för att förhindra ström i motsatt riktning.

Enligt ännu en utföringsform innefattar förstärkarkretsen ett fil- terorgan anslutet till nämnda styrenhet för att filtrera bort even- tuella störningar hos den elektriska signalen som styrs med styrenheten. Härmed säkerställs att eventuella störningen ej når den första ingången.

Enligt en ytterligare utföringsform innefattar förstärkarkretsen ett fjärde motstånd med en första sida ansluten till nämnda ljus- 10 15 20 25 30 35 u» .n känsliga organ och en andra sida inrättad att vara anslutbar till en mätenhet för att mäta strömmen genom det ljuskänsliga or- ganet. Det kan vara önskvärt att kunna mäta fotoströmmen ge- nom det ljuskänsliga organet, exempelvis för att bestämma den optiska in-effekten. För att hindra att mätenheten ansluts till en punkt som är känslig för störningar kan lämpligen ett sådant fjärde motstånd anordnas.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett optiskt kommunikationssystem. Detta syfte uppnås med ett optiskt kommunikationssystem innefattande en första sändare- mottagareenhet, en andra sändare-mottagareenhet och åtmin- stone ett optiskt ledningsorgan som sammanbinder den första och den andra sändare-mottagareenheten, varvid åtminstone en av nämnda sändare-mottagareenheter innefattar en förstärkar- krets enligt någon av föregående utföringsformer. Ett sådant op- tiskt kommunikationssystem har fördelen att förstärkningen hos ingångssteget kan styras enligt ovan beskrivna utföringsformer.

Såsom omtalats ovan är ett annat syfte med uppfinningen att erbjuda en metod för att styra förstärkningen i ett optiskt ingångssteg som innefattar ett ljuskänsligt organ inrättat att mottaga en optisk insignal och att avge en elektrisk signal som svar på den mottagna optiska signalen, och en förstärkarenhet med en första ingång inrättad att motaga den elektriska signalen från det ljuskänsliga organet, varvid förstärkarenheten är inrät- tad att påverka förstärkningen av den elektriska signalen och att avge en förstärkt utsignal via en första utgång, varvid förstär- karenheten ej har någon ytterligare ingång speciellt avsedd för styrning av förstärkarenhetens förstärkning.

Detta syfte uppnås med följande metodsteg: att en filterenhet inrättas att hindra en eventuell likström hos den elektriska sig- nalen från det ljuskänsliga organet från att nå nämnda första in- gång, och att en styrenhet anslutes till nämnda första ingång och inrättas att styra styrkan hos den elektriska signalen vid 10 15 20 25 30 35 , . n ~ - > v 520 4ss¥ïï. ;fi«r denna första ingång för att därmed påverka styrkan hos nämnda utsignal. Denna metod har samma fördelar som beskrivits ovan i samband med förstärkarkretsen enligt uppfinningen.

Fördelaktiga utföranden av metoden framgår av övriga beroende patentkrav.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att förklaras med hjälp av utföringsformer och med hänvisning till de bifogade ritningarna.

Fig 1 visar schematiskt ett optiskt ingångssteg enligt känd teknik.

Fig 2 visar schematiskt en enkel utföringsform av förelig- gande uppfinning.

Fig 3 visar en annan utföringsform av föreliggande uppfin- ning.

Fig 4 visar schematiskt ett optiskt kommunikationssystem enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFlNNlNGEN Fig 2 visar en förstärkarkrets enligt uppfinningen. Förstärkar- kretsen innefattar ett ljuskänsligt organ 301, exempelvis en fo- todiod. l det visade exemplet är fotodiodens katod ansluten till en förspänning V1. Fotodiodens 301 anod är ansluten till en fil- terenhet 310, i detta fall en kondensator, vilken i sin tur är an- sluten till en första ingång 304 hos förstärkarenheten 302. Kon- densatorn 310 hindrar en likström från fotodioden 301 från att nå den första ingången 304. Den streckade linjen 312 symboli- serar att en sådan likström leds bort från fotodioden 301. För- stärkarenheten 302 har en första utgång 306 där en förstärkt ut- signal avges. Förstärkarenheten 302 är av den typ som ej har någon speciell ingång avsedd för styrning av förstärkarenhetens 302 förstärkning. En sådan förstärkarenhet 302 kan lämpligen 10 15 20 25 30 35 520 433íVf§fifr}«Pï@“' utgöras av en förförstårkarkomponent av det slag som har be- skrivits inledningsvis ovan. En sådan komponent 302 kan inne- fatta en intern förstärkningsregleringsenhet 308. En sådan för- stärkningsregleringsenhet 308 kan, men behöver ej, innefatta en återkopplad reglerslinga.

Enligt uppfinningen är en styrenhet 314 ansluten till den första ingången. Enligt det visade exemplet utgörs styrenheten 314 av en varierbar strömgenerator. Med denna strömgenerator 314 kan strömmen in till den första ingången 304 styras. Således kan strömgeneratorn 314 användas för att påverka kretsens för- stärkning.

Det bör noteras att figurerna endast visar föredragna utförings- former. lnom uppfinningens ram ligger givetvis möjligheten att exempelvis polariteten hos kretsen kan vara den omvända. Med hänvisning till Fig 2 så skulle exempelvis fotodioden 301 kunna vändas om och V1 skulle kunna vara en negativ spänning. Styr- enheten 314 skulle i så fall styra en ström ut från den första in- gången 304.

Fig 3 visar en ytterligare utföringsform av uppfinningen. Motsva- rande delar som i Fig 2 har samma referensbeteckningar som i Fig 2. Dessa delar kommer därför ej att beskrivas närmare i samband med Fig 3. Enligt Fig 3 utgörs styrenheten av en vari- erbar förstärkningsstyrande spänningsenhet 316 ansluten till ett första motstånd 318 som i sin tur är anslutet till den första in- gången 304. En andra diodenhet 320 är inrättad för att förhindra felaktig strömriktning, dvs i detta fall en ström ut från den första ingången 304. Ett filterorgan 322, i detta fall en kondensator, är inrättat att filtrera bort eventuella störningar som är överlagrade på den förstärkningsstyrande spänningen.

Ett andra motstånd 324 är anslutet till fotodiodens 301 anod för att leda bort likström. Enligt den visade utföringsformen är för- stärkarenheten 302 av den typ där en låg ström in på den första 10 15 20 25 30 35 szo 4ssâ*ïïfrr* ingången 304 innebär en hög förstärkning. För att tillse att en viss ström alltid föreligger på den första ingången 304 är ett tredje motstånd 326 inrättat mellan förspänningen V1 och den första ingången 304. Detta tredje motstånd 326 begränsar såle- des kretsens förstärkning.

Såsom nämnts ovan kan det vara intressant att mäta fotoström- men genom fotodioden 301. Fotoströmmen är proportionell mot spänningen över det andra motstånden 324. Emellertid kan det vara olämpligt att mäta denna spänning eftersom en sådan mät- ning skulle kunna innebära störningar i en känslig del av kret- sen. För att undvika detta problem är ett fjärde motstånd 330 anslutet till fotodiodens 301 anod. Detta fjärde motstånd är lämpligen ett högohmigt motstånd. En mätanordning 332 kan således anslutas till detta fjärde motstånd 330. 334 symboliserar en krets som följer efter förstärkarenheten 302. Denna krets 334 kan innefatta en förstärkare. Den strecka- de linjen 336 symboliserar att en återkoppling från denna krets 334 kan vara inrättad för att påverka den variabla spänningen som symboliseras med enheten 316.

Fig 4 visar schematiskt ett optiskt kommunikationssystem enligt uppfinningen. Ett sådant kommunikationssystem innefattar en första sändare-mottagarenhet 340. Denna enhet innefattar en sändare 342 och en mottagare 344. En andra sändare- mottagarenhet betecknas med 346. Denna andra sändare- mottagarenhet 346 innefattar en mottagare 348 och en sändare 350. Kommunikationssystemet innefattar en första 352 och en andra 354 optisk fiber. Enligt uppfinningen innefattar åtminstone en av nämnda sändare-mottagarenheter 340, 346 en förstärkar- krets enligt uppfinningen. Lämpligen innefattar bägge sändare- mottagarenheterna 340, 346 en sådan förstärkarkrets.

Uppfinningen avser även en metod att styra förstärkningen i ett optiskt ingångssteg av den typ som beskrivits ovan, dvs en för- 10 15 20 25 lt ...sura 520 433 10 stärkarkrets som innefattar ett ljuskänsligt organ 301 inrättat att mottaga en optisk insignal och att avge en elektrisk signal som svar på den mottagna optiska signalen, och en förstärkarenhet 302 med en första ingång 304 inrättad att mottaga den elektris- ka signalen från det ljuskänsliga organet 301, varvid förstärkar- enheten 302 är inrättad att påverka förstärkningen av den elekt- riska signalen och att avge en förstärkt utsignal. Förstärkaren- heten 302 är av den typ som ej har någon ytterligare ingång speciellt avsedd för styrning av förstärkarenhetens förstärkning.

Enligt metoden inrättas en filterenhet 310 för att hindra en eventuell likström hos en elektrisk signal från det ljuskänsliga organet 301 från att nå den första ingången 304 hos förstärkar- enheten 302. Vidare ansluts en styrenhet 314 till den första in- gången 304 för att styra styrkan hos den elektriska signalen vid denna första ingång 304. Därmed påverkas ingångsstegets för- stärkning.

Fördelaktiga utföranden av metoden framgår av patentkraven 15 och 16. Ytterligare fördelaktiga utföranden av metoden framgår av den ovan beskrivna funktionen hos förstärkarkretsen.

Uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna utföringsfor- merna utan kan varieras och modifieras inom ramen för efter- följande patentkrav.

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 520 433 11 Patentkrav

1. Förstärkarkrets för mottagning av en optisk signal, vilken förstärkarkrets innefattar: ett ljuskänsligt organ (301) inrättat att mottaga en optisk insignal och att avge en elektrisk signal som svar på den mott- agna optiska signalen, en förstärkarenhet (302) med en första ingång (304) inrät- tad att motaga den elektriska signalen från det ljuskänsliga or- ganet (301), varvid förstärkarenheten (302) är inrättad att på- verka förstärkningen av den elektriska signalen och att avge en förstärkt utsignal via en första utgång (306), varvid förstärkaren- heten (302) ej har någon ytterligare ingång speciellt avsedd för styrning av förstärkarenhetens förstärkning, kännetecknad av en filterenhet (310) inrättad att hindra en eventuell likström hos den elektriska signalen från det ljuskänsliga organet (301) från att nå nämnda första ingång (304), och en styrenhet (314) ansluten till nämnda första ingång (304) och inrättad att styra styrkan hos den elektriska signalen vid denna första ingång (304) för att därmed påverka styrkan hos nämnda utsignal.

2. Förstärkarkrets enligt krav 1, varvid nämnda ljuskänsliga organ (301) är inrättat så att en eventuell likström från det ljus- känsliga organet (301) skulle riktas in i nämnda förstärkarenhet (302) via den första ingången (304) om nämnda filterenhet (310) ej vore anordnad att hindra en sådan likström, varvid styrenhe- ten (314) är inrättad att styra styrkan på en elektrisk ström i rikt- ning in via den första ingången (304).

3. Förstärkarkrets enligt krav 1 eller 2, varvid styrenheten (314) är inrättad som en styrbar strömgenerator genom att en varierbar förstärkningsstyrande spänningsenhet (316) är anslu- ten till ett första motstånd (318) anslutet till nämnda första in- gång (304). 10 15 20 25 30 35 520 433 12

4. Förstärkarkrets enligt något av föregående krav, varvid nämnda ljuskänsliga organ (301) innefattar en första diodenhet (301) med en första anslutning ansluten till en förspänning (V1) och en andra anslutning ansluten till nämnda filterenhet (310), vilken filterenhet (310) är ansluten till den första ingången (304).

5. Förstärkarkrets enligt krav 4, varvid den första anslutning- en utgör den första diodenhetens (301) katodsida och den andra anslutningen utgör den första diodenhetens (301) anodsida.

6. Förstärkarkrets enligt något av kraven 4 och 5, innefattan- de ett andra motstånd (324) anslutet till nämnda andra anslut- ning för att leda bort en eventuell likström genom den första di- odenheten (301).

7. Förstärkarkrets enligt något av föregående krav, innefat- tande en förstärkningsbegränsningsenhet (326) ansluten till nämnda första ingång (304).

8. Förstärkarkrets enligt krav 7, varvid förstärkningsbegräns- ningsenheten (326) innefattar ett tredje motstånd (326) anslutet mellan en spänningskälla (V1) och nämnda första ingång (304).

9. Förstärkarkrets enligt något av föregående krav, varvid nämnda förstärkarenhet (302) innefattar en intern förstärknings- regleringsenhet (308), exempelvis inrättad för att minska för- stärkningen vid för höga strömmar.

10. Förstärkarkrets enligt något av föregående krav, innefat- tande en andra diodenhet (320) ansluten till nämnda styrenhet (314) för att förhindra felaktig strömriktning till/från den första ingången (304).

11. Förstärkarkrets enligt något av föregående krav, innefat- tande ett filterorgan (322) anslutet till nämnda styrenhet (314) 10 15 20 25 30 35 520 433 « . - . - - 13 för att filtrera bort eventuella störningar hos den elektriska sig- nalen som styrs med styrenheten (314).

12. Förstärkarkrets enligt något av föregående krav, innefat- tande ett fjärde motstånd (330) med en första sida ansluten till nämnda ljuskänsliga organ (301) och en andra sida inrättad att vara anslutbar till en mätenhet (332) för att mäta strömmen ge- nom det ljuskänsliga organet (301).

13. Ett optiskt kommunikationssystem innefattande en första sändare-mottagareenhet (340), en andra sändare-mottagare- enhet (346) och åtminstone ett optiskt ledningsorgan (352, 354) som sammanbinder den första (340) och den andra (346) sän- dare-mottagareenheten, varvid åtminstone en av nämnda sän- dare-mottagareenheter (340, 346) innefattar en förstärkarkrets enligt något av föregående krav .

14. En metod för att styra förstärkningen i ett optiskt ingångs- steg som innefattar ett ljuskänsligt organ (301) inrättat att mottaga en optisk insignal och att avge en elektrisk signal som svar på den mott- agna optiska signalen, en förstärkarenhet (302) med en första ingång (304) inrät- tad att motaga den elektriska signalen från det ljuskänsliga or- ganet (301), varvid förstärkarenheten (302) är inrättad att på- verka förstärkningen av den elektriska signalen och att avge en förstärkt utsignal via en första utgång (306), varvid förstärkaren- heten (302) ej har någon ytterligare ingång speciellt avsedd för styrning av förstärkarenhetens (302) förstärkning, vilken metod innefattar följande steg: att en filterenhet (310) inrättas att hindra en eventuell lik- ström hos den elektriska signalen från det ljuskänsliga organet (301) från att nå nämnda första ingång (304), och att en styrenhet (314) anslutes till nämnda första ingång (304) och inrättas att styra styrkan hos den elektriska signalen 10 15 520 433 14 vid denna första ingång (304) för att därmed påverka styrkan hos nämnda utsignal.

15. En metod enligt krav 14, varvid nämnda ljuskänsliga organ (301) inrättas så att en eventuell likström från det ljuskänsliga organet (301) skulle riktas in i nämnda förstärkarenhet (302) via den första ingången (304) om nämnda filterenhet (310) ej vore anordnad att hindra en sådan likström, varvid styrenheten (314) inrättas att styra styrkan på en elektrisk ström i riktning in via den första ingången (304).

16. En metod enligt krav 14 eller 15, varvid styrenheten (314) inrättas som en styrbar strömgenerator genom att en varierbar förstärkningsstyrande spänning (316) pålägges ett första mot- stånd (318) anslutet till nämnda första ingång (304).