WO2009000325A1 - Schaltung zur ansteuerung eines elektrooptischen wandlers - Google Patents

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Bernhard Reiter
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits
    • H03K19/0005—Modifications of input or output impedance

Definitions

  • the invention relates to a circuit for driving an electro-optical converter.
  • Electro-optical transducers e.g. Optocouplers are preferably operated in applications for data transmission with a characteristic operating current in which life, energy consumption, speed and signal-to-noise ratio can be optimized.
  • electro-optical data converter in various applications usually the adaptation of the electro-optical data converter with the aid of a suitable series resistor to the respective output characteristic (voltage source with a certain impedance or current source) of the electrical data source is adjusted. This causes the electro-optical
  • Data converter is operated optimally only if the required operating current adaptation takes place precisely in the target application.
  • the object of the invention is to avoid the abovementioned disadvantages and, in particular, to provide a circuit which enables effective control of an electro-optical converter.
  • a circuit for driving an electro-optical converter in which at an input of the electro-optical converter, an electronic switch is connected such that the electro-optical converter is at least partially kursch versatilitybar.
  • the switch enables effective current limiting of the current flowing through the electro-optical converter.
  • a bypass is switched for a current above a predetermined limit on the basis of the switch, so that the electro-optical converter is protected from large currents.
  • a development consists in that the electronic switch comprises at least one of the following components:
  • an npn bipolar transistor can be used as the electronic switch.
  • the input of the electro-optical converter via a base-collector path of the electronic switch is at least partially short-circuited.
  • the circuit has an input with a first and a second terminal, wherein the first terminal via a first resistor to the collector of the electronic
  • the second terminal of the input is connected to the emitter of the electronic switch and via a second resistor to the base of the electronic switch and to a second input of the electro-optical converter.
  • electro-optical converter has outputs by means of which an electrical device can be controlled.
  • the electro-optical converter is an optocoupler.
  • circuit described here can be used to operate an interface. It can serve in particular the electro-optical converter for data transmission.
  • a lighting unit e.g. a projector is controlled.
  • data e.g. via a serial interface with a signal adaptation according to the specified circuit, transmitted to the projector and so this, in particular its lighting unit, are set.
  • Fig.l shows a circuit 110 for controlling an electro-optical converter.
  • the circuit 110 comprises an input with a first terminal 101 and with a second terminal 102, an output with a first terminal 103 and with a second terminal 104.
  • the circuit 110 has an optocoupler OPTC with inputs 1, 2 and outputs 6 , 4 on.
  • the outputs 6 and 4 of the optocoupler OPTC are connected to the outputs 103 and 104 of the circuit 110.
  • the optocoupler OPTC has between its inputs 1 and 2 a light emitting diode (cathode at input 2).
  • the input 1 of the optocoupler OPTC is connected via a resistor Rl to the input 101, furthermore, the input 1 is connected to the collector of an npn transistor Tl.
  • the input 2 of the optocoupler OPTC is connected via a resistor R2 to the input 102 and further to the base of the npn transistor Tl.
  • the emitter of the npn transistor Tl is connected to the input 102.
  • the resistors could be dimensioned as follows: R1: 100 ohms, R2: 330 ohms.
  • the npn transistor T1 could be exemplified by the following components: BC847C or BC817C.
  • the resistors By appropriate dimensioning of the resistors can be ensured that a current above a certain threshold instead of through the light emitting diode (ie, the terminals 1 and 2) of the optocoupler OTPC flows through the npn transistor Tl.
  • a voltage of 0.6 volts drops. This results in a current of approximately 1.8 mA.
  • This current also flows through the LED of the optocoupler OPTC.
  • An outgoing current flows essentially over the base-collector path of the npn Transistor Tl. Insofar the inputs 1 and 2 of the optocoupler OPTC are at least partially shorted.
  • the npn transistor Tl ensures that the impedance of the electrical data source remains within wide limits without significant influence on the operating current of the electro-optical converter.
  • the circuit 110 sets a required operating current largely independent of its operating voltage, temperature and external supply voltage and source impedance in a predetermined, preferably narrow range.
  • the circuit 110 may serve, for example, as part of a ballast or as an interface for subsequent circuits,
  • the circuit 110 is an inexpensive solution for impedance matching.

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Abstract

Es wird eine Schaltung zur Ansteuerung eines elektrooptischen Wandlers (OPTC) angegeben, bei der an einem Eingang (1, 2) des elektrooptischen Wandlers (OPTC) ein elektronischer Schalter (Tl) derart angeschlossen ist, dass der elektrooptische Wandler (OPTC) zumindest teilweise kurzschließbar ist.

Description

Beschreibung
Schaltung zur Ansteuerung eines elektrooptischen Wandlers
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Ansteuerung eines elektrooptischen Wandlers.
Elektrooptische Wandler, z.B. Optokoppler, werden in Anwendungen zur Datenübertragung bevorzugt mit einem charakteristischen Betriebsstrom betrieben, bei dem sich Lebensdauer, Energieaufwand, Geschwindigkeit und Signal- Rauschabstand optimieren lassen.
Unter Verwendung eines solchen elektrooptischen Datenwandlers in verschiedenen Applikationen wird meist die Anpassung des elektrooptischen Datenwandlers mit Hilfe eines geeigneten Vorwiderstandes an die jeweilige Ausgangscharakteristik (Spannungsquelle mit bestimmter Impedanz oder Stromquelle) der elektrischen Datenquelle angepasst. Dies führt dazu, dass der elektrooptische
Datenwandler nur dann optimal betrieben wird, wenn in der Zielapplikation die nötige Betriebsstromanpassung präzise erfolgt .
Bestehende Lösungen passen den Betriebsstrom mit Hilfe eines Vorwiderstand an die elektrische Datenquelle an. Dabei werden weder Schwankungen der Flussspannung (Temperatur, individuelle Bauteilstreuung) der elektrooptischen Datenquelle (LED) , noch die Schwankungen der Impedanz und der treibenden Spannung für die elektrooptische Datenquelle ausgeglichen.
Insbesondere bei Einsatz des elektrooptischen Wandlers als ein Interface zur Datenübertragung ist es im Umfeld wechselnder Applikationen entscheidend, Fehlanpassungen zu vermeiden, da insbesondere keine nachträgliche Anpassung der Zielapplikation vorgenommen werden kann oder soll. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine Schaltung anzugeben, die eine effektive Ansteuerung eines elektrooptischen Wandlers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Schaltung zur Ansteuerung eines elektrooptischen Wandlers angegeben, bei der an einem Eingang des elektrooptischen Wandlers ein elektronischer Schalter derart angeschlossen ist, dass der elektrooptische Wandler zumindest teilweise kurschließbar ist.
Somit ermöglicht der Schalter eine wirksame Strombegrenzung des durch den elektrooptischen Wandler fließenden Stroms. Insbesondere wird für einen Strom oberhalb einer vorgegebenen Grenze anhand des Schalters ein Bypass geschaltet, so dass der elektrooptische Wandler vor großen Strömen geschützt ist.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass der elektronische Schalter mindestens eines der folgenden Bauelement umfasst:
- einen Transistor;
- einen Bipolartransistor;
- einen Feldeffekttransistor;
- einen Mosfet.
Insbesondere kann als elektronischer Schalter ein npn- Bipolartransistor eingesetzt werden.
Eine andere Weiterbildung ist es, dass der Eingang des elektrooptischen Wandlers über eine Basis-Kollektorstrecke des elektronischen Schalters zumindest teilweise kurzschließbar ist. Weiterhin ist es eine Ausgestaltung, dass die Schaltung einen Eingang mit einem ersten und mit einem zweiten Anschluss aufweist, wobei der erste Anschluss über einen ersten Widerstand mit dem Kollektor des elektronischen
Schalters und mit einem ersten Eingang des elektrooptischen Wandlers verbunden ist. Der zweite Anschluss des Eingangs ist mit dem Emitter des elektronischen Schalters sowie über einen zweiten Widerstand mit der Basis des elektronischen Schalters und mit einem zweiten Eingang des elektrooptischen Wandlers verbunden.
Eine zusätzliche Ausgestaltung besteht darin, dass der elektrooptische Wandler Ausgänge aufweist anhand derer ein elektrisches Gerät ansteuerbar ist.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass der elektrooptische Wandler ein Optokoppler ist.
Weiterhin kann die hier beschriebene Schaltung zum Betrieb eines Interfaces eingesetzt werden. Dabei kann in besondere der elektrooptische Wandler zur Datenübertragung dienen.
Auch ist es eine Anwendung, dass anhand des Interfaces eine Leuchteinheit, z.B. ein Projektor, angesteuert wird. Insbesondere können Daten, z.B. über eine serielle Schnittstelle mit einer Signalanpassung gemäß der angegebenen Schaltung, an den Projektor übermittelt und so dieser, insbesondere seine Leuchteinheit, eingestellt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.
Fig.l zeigt eine Schaltung 110 zur Ansteuerung eines elektrooptischen Wandlers. Die Schaltung 110 umfasst einen Eingang mit einem ersten Anschluss 101 und mit einem zweiten Anschluss 102, einen Ausgang mit einem ersten Anschluss 103 und mit einem zweiten Anschluss 104. Als elektrooptisches Bauteil weist die Schaltung 110 einen Optokoppler OPTC mit Eingängen 1, 2 und Ausgängen 6, 4 auf. Hierbei sind die Ausgänge 6 und 4 des Optokopplers OPTC mit den Ausgängen 103 und 104 der Schaltung 110 verbunden. Der Optokoppler OPTC weist zwischen seinen Eingängen 1 und 2 eine Leuchtdiode (Kathode an Eingang 2) auf.
Der Eingang 1 des Optokopplers OPTC ist über einen Widerstand Rl mit dem Eingang 101 verbunden, weiterhin ist der Eingang 1 mit dem Kollektor eines npn-Transistors Tl verbunden. Der Eingang 2 des Optokopplers OPTC ist über eine Widerstand R2 mit dem Eingang 102 und weiterhin mit der Basis des npn-Transistors Tl verbunden. Der Emitter des npn-Transistors Tl ist mit dem Eingang 102 verbunden.
Die Widerstände könnten wie folgt dimensioniert werden: Rl: 100 Ohm, R2: 330 Ohm.
Als npn-Transistor Tl könnten beispielhaft die folgenden Bauteile eingesetzt werden: BC847C oder BC817C.
Durch die entsprechende Dimensionierung der Widerstände kann gewährleistet werden, dass ein Strom oberhalb eines bestimmten Schwellwertes anstatt durch die Leuchtdiode (d.h. die Anschlüsse 1 und 2) des Optokopplers OTPC durch den npn-Transistor Tl fließt. So fällt an der Basis- Emitter-Strecke des npn-Transistors Tl (und damit über dem Widerstand R2) eine Spannung in Höhe von 0,6 Volt ab. Daraus resultiert ein Strom in Höhe von ca. 1,8 mA. Dieser Strom fließt auch durch die Leuchtdiode des Optokopplers OPTC. Ein darüberhinaus gehender Strom fließt im wesentlichen über die Basis-Kollektor-Strecke des npn- Transistors Tl. Insofern werden die Eingänge 1 und 2 des Optokoppler OPTC zumindest teilweise kurzgeschlossen.
Dies ist insbesondere von Vorteil bei schwankender Eingangsspannung: Beispielsweise ist bei Eingangsspannungen (an den Anschlüssen 101 und 102) in einem Bereich zwischen 1,9 Volt und 5,5 Volt sichergestellt, dass in etwa der gleiche Strom durch die LED des Optokopplers OPTC fließt.
Anhand der vorliegenden Schaltung 110 kann die
Impedanzanpassung zwischen elektrischer Signalquelle und der Lichtquelle (LED) des Optokopplers erfolgen.
Der npn-Transistor Tl sorgt dafür, dass die Impedanz der elektrischen Datenquelle in weiten Grenzen ohne signifikanten Einfluss auf den Betriebsstrom des elektrooptischen Wandlers bleibt.
Dies gilt insbesondere auch für unterschiedliche Innenwiderstände, sowie für LeerlaufSpannungen der elektrischen Datenquelle.
Somit erfolgt eine effiziente Betriebsstromanpassung (z.B. im Optokoppler OPTC) und damit eine Reduktion des Energieaufwands, was zu einer erhöhten Lebensdauer, zu besserem Signal-Rauschabstand und zu einer höheren Schaltgeschwindigkeit führt.
Dabei ist es weitgehend unerheblich wie die vorgestellte Schaltung 110 extern beschaltet wird.
Die Schaltung 110 stellt einen erforderlichen Betriebsstrom weitgehend unabhängig von dessen Betriebsspannung, Temperatur und externer Versorgungsspannung sowie Quellenimpedanz in einem vorgegebenen, vorzugsweise engen Bereich ein. Die Schaltung 110 kann z.B. als Teil eines Vorschaltgeräts oder als ein Interface für nachfolgende Schaltungen dienen,
Vorteilhaft ist die Schaltung 110 eine kostengünstige Lösung zur Impedanzanpassung.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltung zur Ansteuerung eines elektrooptischen
Wandlers, bei der an einem Eingang (1, 2) des elektrooptischen Wandlers (OPTC) ein elektronischer Schalter (Tl) derart angeschlossen ist, dass das elektrooptischen Wandler (OPTC) zumindest teilweise kurzschließbar ist.
2. Schaltung gemäß Anspruch 1, bei der der elektronische Schalter (Tl) mindestens eines der folgenden Bauelement umfasst:
- einen Transistor;
- einen Bipolartransistor; - einen Feldeffekttransistor;
- einen Mosfet.
3. Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Eingang (1, 2) des elektrooptischen Wandlers (OPTC) über eine Basis-Kollektorstrecke des elektronischen Schalters (Tl) zumindest teilweise kurzschließbar ist.
4. Schaltung gemäß Anspruch 3, - umfassend einen Eingang mit einem ersten Anschluss (101) und mit einem zweiten Anschluss (102),
- wobei der erste Anschluss (101) über einen ersten Widerstand (Rl) mit dem Kollektor des elektronischen Schalters (Tl) und mit einem der Eingänge (1) des elektrooptischen Wandlers (OPTC) verbunden ist,
- wobei der zweite Anschluss (102) mit dem Emitter des elektronischen Schalters (Tl) sowie über einen zweiten Widerstand (R2) mit der Basis des elektronischen Schalters (Tl) und mit dem anderen
Eingang (2) des elektrooptischen Wandlers (OPTC) verbunden ist.
5. Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der elektrooptische Wandler (OPTC) Ausgänge
(4, 6) aufweist anhand derer ein elektrisches Gerät ansteuerbar ist.
6. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der elektrooptische Wandler (OPTC) ein Optokoppler ist.
7. Verwendung der Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als ein Interface insbesondere zur Datenübertragung.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1437874A (en) * 1974-07-31 1976-06-03 Post Office Opto-couplers
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