DE19742826B4 - Optische Eingangsschaltung - Google Patents

Abstract

Optische Eingangsschaltung umfassend
eine optische Empfangsdiode (1) mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode an eine Betriebsspannungsquelle (4) anschließbar ist,
einen Übertrager (7) mit einem Wicklungsanfang, einem Wicklungsende und einer Mittelanzapfung, wobei der Wicklungsanfang mit der zweiten Elektrode der optischen Empfangsdiode (1) verbunden ist,
ein erstes Halbleiterelement (9) mit einer Eingangselektrode, einer Ausgangselektrode und einer Bezugselektrode wobei die Ausgangselektrode an die Betriebsspannungsquelle (4) und den Ausgang (13) der optischen Eingangsschaltung angeschlossen ist, und wobei die Eingangselektrode über einen Kondensator (8) an die Mittelanzapfung des Übertragers (7) angeschlossen ist, sowie
ein zweites Halbleiterelement (10) mit einer Eingangselektrode, einer Ausgangselektrode und einer Bezugselektrode, wobei die Eingangselektrode an das Wicklungsende des Übertragers (7), die Bezugselektrode an eine Masse und die Ausgangselektrode an die Bezugselektrode des ersten Halbleiterelements (9) sowie über einen Widerstand (11) an die Masse geschaltet ist,
so dass ein Strom von der...

Description

• Es sind optische Eingangsschaltungen bekannt, benannt in der Firmendokumentation von 1997 der Firma Philips „Wideband Hybrid IC Modules", bei denen eine optische Empfangsdiode mittels eines Übertragers impedanzmäßig an eine nachfolgend angeordnete Verstärkeranordnung in Gegentaktschaltung in Form eines Hybridschaltkreises angeschlossen ist. Nachteilig an diesen Anordnungen ist der hohe schaltungstechnische Aufwand.
• Weiterhin sind optische Eingangsschaltungen beschrieben, beispielsweise in einer Dokumentation von 11/94 der Fa. Thomson-CSF, bei denen eine optische Empfangsdiode derart an die Eingänge von zwei Verstärkerstufen angeschlossen ist, daß die jeweils steuernden Eingänge benannter Verstärkerstufen mit den Anschlüssen der optischen Empfangsdiode verbunden sind. An den Ausgängen der Verstärkerstufen werden die verstärkten Signale mittels eines phasendrehenden Übertragers derart zusammengefügt, daß Störprodukte zweiter Ordnung weitestgehend kompensiert werden. Nachteilig an derartigen Anordnungen ist, neben den oftmals stark eingeschränkten Übertragungsbereich, der hohe schaltungstechnische Aufwand.
• Bekannt sind weiterhin diskret angeordnete breitbandige Gegentaktschaltungen zur Kompensation von Störprodukten zweiter Ordnung, an dessen Eingänge mittels eines Übertragers eine optische Empfangsdiode angeschlossen ist. Einsatzbehindernd ist, neben der bedingt durch notwendige Übertrager resultierenden Einschränkung empfindlichkeitsbestimmender Parameter, die Erfüllung von Symmetriebedingungen als Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion derartiger Anordnungen.
• „Ferner ist aus der US-Patentschrift US 5142401 A bekannt, dass der Ausgangsstrom eines Photodetektors zum Eingang eines Videoverstärkers mit Hilfe eines Übertragers übertragen werden kann. Diese Übertragung ist jedoch durch die Nichtlinearität des Übertragers beeinträchtigt. Daher wird dort vorgeschlagen auf den Übertrager zu verzichten und den Photodetektor mit dem Videoverstärker lediglich über Blindelemente zu koppeln, die eine lineare Übertragung gewährleisten.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine optische Eingangsschaltung mit geringem schaltungstechnischen Aufwand und verbesserter Linearität vorzuschlagen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine optische Eingangsschaltung nach Anspruch. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus dem Unteranspruche 2".
• Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen optischen Eingangsschaltung ergeben sich beispielhaft in der Funkempfangstechnik überall dort, wo optische Signale mittels einer Empfangsdiode in elektrische Größen umgewandelt und einer nachfolgenden rauscharmen und möglichst aussteuerfesten Verstärkeranordnung zugeführt werden. Ausgehend von der Abbildung 1 soll die Anordnung einer erfindungsgemäßen optischen Eingangsschaltung in beispielhafter Weise näher erleutert werden. Eine optische Empfangsdiode 1 ist mit einem ersten Anschluß mittels einer Induktivität 2 und eines Widerstandes 3 mit dem positiven Anschluß einer Betriebsspannungsquelle 4 verbunden. Hierbei ist der gemeinsame Verbindungspunkt von Induktivität 2 und Widerstand 3 hochfrequenzmäßig über den Kondensator 5 mit der Schaltungsmasse der Anordnung verbunden. Ein zweiter Anschluß der optischen Empfangsdiode 1 ist über eine Induktivität 6 an den Windungsanfang eines Übertragers 7 angeschlossen, dessen Mittelanzapfung über den Kondensator 8 mit der Eingangselektrode des Halbleiterelementes 9 und mit seinem Wicklungsende gleichstrommäßig mit dem Halbleiterelement 10 verbunden ist. Die galvanisch gekoppelten Elektroden der Halbleiterelemente 9 und 10 sind über den Widerstand 11 mit der Schaltungsmasse verbunden. Die verstärkten Signale gelangen von der Ausgangselektrode des Halbleiterelementes 9 über den Kondensator 12 an den Ausgang 13 der Anordnung. Gleichspannungsmäßig ist weiterhin die Ausgangselektrode des Halbleiterelementes 9 über den Widerstand 14 an die Betriebsspannungsquelle 4 angeschlossen. Zwischen der Eingangs-und der Ausgangselektrode des Halbleiterelementes 9 befindet sich ein den Amplitudengang beeinflussendes Netzwerk, bestehend aus der Reihenschaltung von Kondensator 15, Widerstand 16 und Induktivität 17. An den gemeinsamen Verbindungspunkt von Widerstand 16 und Induktivität 17 erfolgt, über den Widerstand 18, mittels der Spannungsquelle 19, die gleichstrommäßige Arbeitspunkteinstellung.
• Das Vorhandensein von Spannungen der Betriebsspannungsquelle 4 und der Spannungsquelle 19 bewirken einen Stromfluß, ausgehend von der Betriebsspannungsquelle 4 über den Widerstand 14, dem Halbleiterelement 9 und den Widerstand 11, zur Schaltungsmasse. Gleichzeitig ist die optische Empfangsdiode über den Widerstand 3 und die Induktivität 2 gleichspannungsmäßig vorgespannt. Das Vorhandensein einer optischen Eingangsleistung, als Nutzsignalträger, an der optischen Empfangsdiode 1, hat das Fließen eines Stromes, ausgehend von der Betriebsspannungsquelle 4, über den Widerstand 3, der Induktivität 2, der optischen Empfangsdiode 1, dem Übertrager 7, dem Halbleiterelement 10 und dem Widerstand 11, zur Schaltungsmasse zur Folge. Gleichzeitig fließt ein Signalstrom mit Schaltungsmassebezug über die Induktivität 2 und den Kondensator 5, ausgehend von der optischen Empfangsdiode 1, über die Induktivität 6 zum Übertrager 7 und von dort gegeneinander phasengedreht einmal von der Wicklungsanzapfung des Übertragers 7 über den Kondensator 8 zum Halbleiterelementes 9 und vom Wicklungsende des Übertragers zur steuernden Elektrode des Halbleiterelementes 10. Die an den nichtlinearen Kennlinien der Halbleiterelemente 9 und 10 entstehenden Störprodukte ekompensieren sich an den galvanisch miteinander verbundenen Elektroden der Halbleiterelemente 9 und 10 und werden folglich nicht durch das Halbleiterelement 9 verstärkt. Am Schaltungsausgang 13 treten demzufolge vorzugsweise keine Produkte 2 Ordnung auf.

1

Optische Empfangsdiode

2

Induktivität

3

Widerstand

4

Betriebsspannungsquelle

5

Kondensator

7

Übertrager

8

Kondensator

9

Halbleiterelement

10

Halbleiterelement

11

Widerstand

12

Kondensator

13

Schaltungsausgang

14

Widerstand

15

Kondensator

16

Widerstand

17

Induktivität

18

Widerstand

19

Spannungsquelle

Claims (2)

1. Optische Eingangsschaltung umfassend eine optische Empfangsdiode (1) mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, wobei die erste Elektrode an eine Betriebsspannungsquelle (4) anschließbar ist, einen Übertrager (7) mit einem Wicklungsanfang, einem Wicklungsende und einer Mittelanzapfung, wobei der Wicklungsanfang mit der zweiten Elektrode der optischen Empfangsdiode (1) verbunden ist, ein erstes Halbleiterelement (9) mit einer Eingangselektrode, einer Ausgangselektrode und einer Bezugselektrode wobei die Ausgangselektrode an die Betriebsspannungsquelle (4) und den Ausgang (13) der optischen Eingangsschaltung angeschlossen ist, und wobei die Eingangselektrode über einen Kondensator (8) an die Mittelanzapfung des Übertragers (7) angeschlossen ist, sowie ein zweites Halbleiterelement (10) mit einer Eingangselektrode, einer Ausgangselektrode und einer Bezugselektrode, wobei die Eingangselektrode an das Wicklungsende des Übertragers (7), die Bezugselektrode an eine Masse und die Ausgangselektrode an die Bezugselektrode des ersten Halbleiterelements (9) sowie über einen Widerstand (11) an die Masse geschaltet ist, so dass ein Strom von der Betriebsspannungsquelle (4) durch die Empfangsdiode (1) und den Übertrager (7) gegeneinander phasengedreht zum einen Teil von der Mittelanzapfung des Übertragers (7) über den Kondensator (8) zu dem ersten Halbleiterelement (9) und zum anderen Teil vom Wicklungsende des Übertragers (7) zur Eingangselektrode des zweiten Halbleiterelements fließt.
2. Optische Eingangsschaltung nach Anspruch 1, wobei das erste Halbleiterelement (9) und das zweite Halbleiterelement (10) im Aufbau voneinander abweichen.