DE69117150T2

DE69117150T2 - Lichtempfängerkreis

Info

Publication number: DE69117150T2
Application number: DE69117150T
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Sakura
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-03
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1996-07-25
Anticipated expiration: 2011-07-02
Also published as: EP0489927B1; US5247211A; KR950003476B1; EP0489927A4; KR920003690A; JPH0465933A; EP0489927A1; DE69117150D1; JPH0821906B2; WO1992001348A1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtempfangsschaltung und insbesondere auf eine Lichtempfangsschaltung, welche ein Fotosignal in ein elektrisches Signal wandelt und das elektrische Signal ausgibt.

Stand der Technik

Eine konventionelle Lichtempfangsschaltung, welche ein Fotosignal in ein elektrisches Signal wandelt und das elektrische Signal ausgibt, hat eine Schaltungskonfiguration wie in dem "Lichtempfänger" gezeigt, welcher offenbart wird in der veröffentlichten, geprüften japanischen Patentanmeldung (PEJPE) Nr. 63-25738.
Genauer gesagt, wie in Fig. 1 gezeigt, hat ein Verstärker 102 seinen Eingabeanschluß 104 mit einer Photodiode 100 verbunden, und hat seinen Ausgabeanschluß 106 verbunden mit dem positiven Eingabeanschluß 110 eines Komparators 108. Eine Referenzpotential-Erzeugungsschaltung (112) ist vorgesehen. Der Ausgabeanschluß 114 dieser Referenzpotential- Erzeugungsschaltung (112) ist verbunden mit dem negativen Eingabeanschluß 118 einer Spitzenwert-Erfassungsschaltung (116) mittels eines Widerstandes R100 und ist ferner mit dem Ausgabeanschluß 106 des Versärkers 102 mittels Widerständen R102 und R104 verbunden. Der positive Eingabeanschluß 120 der Spitzenwert-Erfassungsschaltung 116 ist mit einem Knoten W verbunden, welcher sich zwischen den Widerständen R102 und R104 befindet. Der Ausgabeanschluß R122 der Spitzenwert- Erfassungsschaltung R116 ist verbunden mit einem Knoten X mittels einer Diode D100. Der Knoten X ist mit einer Konstantstromquelle I100 verbunden. Der Knoten X ist ferner mit dem negativen Eingabeanschluß 124 des Komparators 108 mittels eines Knotens Y verbunden, an welchen ein Kondensator C100 anceschlossen ist. Der Ausgabeanschluß 126 des Komparaors 108 ist mit dem Ausgabeanschluß 128 des Empfängers verbunden.
In der Lichtempfangsschaltung mit der obigen Schaltungskonfiguration wird der Schwellwert automatisch auf einen op:imalen Pegel eingestellt, ohne Bezugnahme auf eine Veränderung in dem der Fotodiode 100 zugeführten Fotosignal E.
Es ist vorgeschlagen worden, daß der Verstärker 102, an welchen die Fotodiode 100 angeschlossen ist, ersetzt wird durch einen Verstärker mit differentiellen Ausgabeanschlüssen von normaler und invertierter Phase. Ein solcher Vorschlag wird beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung 1- 180717 Lt dem Titel "Breitdynamische Lichtempfangsschaltung" gemacht, und der japanischen Patentanmeldung 1-311334 mit dem Titel "Lichtempfangsschaltung". Wenn der Verstärker mit differentiellen Ausgabeanschlüssen eingesetzt wird, ist es möglich, die Amplitude des Photosignales E am besten auszunützen, und der Vertärker kann breitbandig und breitdynamisch sein.
Der oben erwähnte Verstärker hat differentielle Ausgabeanschlüsse. Somit, sogar wenn der Verstärker eingesetzt wird in einer Schaltung, in welcher der Schwellwert automatisch auf einen optimalen Pegel eingestellt wird, we in der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, kann nur einer seiner Ausgabeanschlüsse, der normaler Phase oder der mit invertierter Phase, an eine gegebene Schaltung angeschlossen werden. Dementsprechend ist die zu erhaltene Verstärkung im wesentlichen ½ der Verstärkung, welche erhalten wird, in dem Fall, in welchem beide Ausgabeanschlüsse verbunden sind mit der gegebenen Schaltung, und der Verstärker schafft es nicht, ausreichend seine Vorteile zu erreichen.
Wie aus dem obigen verstanden werden kann, wurde die oben erwähnte Schaltung entworfen unter der Bedingung, daß der einzusetzende Verstärker 102 einen Einzelphasen- Ausgabeanschluß hat. Die Schaltung wurde nicht entworfen zur Verwendung mit einem Verstärker, welcher differentielle Ausgabeanschlüsse hat.
Wie oben erwähnt, ist ein Verstärker mit differentiellen Ausgabeanschlüssen nicht geeignet für den Einsatz in einer solchen Schaltungskonfiguration, wie sie offenbart wird in der veriffentlichten geprüften japanischen Patentanmeldung (PEJPA) Nr. 63-25738 mit dem Titel "Lichtempfänger".
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lichtempfangsschaltung zu schaffen, welche eine Schaltungskonfiguration hat, die es erlaubt, einen Verstärer mit differentiellen Ausgabeanschlüssen darin geeignet einzusetzen, welcher einen Breitbandverstärker mit breiter Dynamik verwendet und welcher den Schwellwert konstan auf einem optimalen Pegel hält, ohne Bezugnahme auf eine Veränderung in dem Fotosignal.

Offenbarung der Erfindung

Um die obige Aufgabe zu lösen umfaßt die Lichtempfangsschaltung der vorliegenden Erfindung:
einen Verstärker zur Verstärkung eines von einem Lichtempfangselement gelieferten Signales, wobei der Empfänger Ausgabeanschlüsse normaler Phase und invertierter Phase hat;
einen Spitzenwertdetektor zur Erfassung eines Spitzenwertes einer Ausgabe des Verstärkers, wobei der Spitzenwertdetektor Eingabeanschlüsse normaler Phase und invertierter Phase hat, welche jeweils mit dem Ausgabeanschluß normaler Phase des Verstärkers verbunden sind;
einen Spannungs-Stromwandler mit einem Ausgabeanschluß normaler Phase, einem Ausgabeanschluß invertierter Phase und einem Eingabeanschluß, welcher verbunden ist mit einem Ausgabeanschluß des Spitzenwertdetektors;
einen ersten Widerstand, welcher eingefügt ist zwischen dem Ausgabeanschluß normaler Phase des Spannungs-Stromwandlers und des Ausgabeanschlüsses normaler Phase des Verstärkers;
einen zweiten Widerstand, welcher eingefügt ist zwischen dem Ausgabeanschluß invertierter Phase des Spannungs- Stromwandlers und des Ausgabeanschlusses invertierter Phase des Verstärkers; und
ein Komparator zum Vergleichen der Ausgaben des Verstärkers miteinander, wobei der Verstärker Eingabeanschlüsse normaler Phase und invertierter Phase hat, welche jeweils verbunden sind mit den Ausgabeanschlüssen normaler Phase und invertierter Phase des Spannungs-Stromwandlers.
In der Lichtempfangsvorrichtung mit der obigen Schaltungskonfiguration wird eine Spitzenwert-Spannung des Ausganges normaler Phase des Verstärkers und eine Spitzenwertspannung der Ausgabe invertierter Phase des Verstärkers erfaßt durch den Spitzenwertdetektor. Die Spitzenwertspannungen werden in Ströme umgewandelt durch den Spannungs-Stromwandler. Durch diesen Spannungs-Stromwandler wird ein Strom entsprechend dem Ausgang normaler Phase und ein Strom entsprechend der invertierten Phase ausgegeben. Der Strom, welcher dem Ausgang normaler Phase entspricht, wird gewandelt in eine erste Spannung durch den ersten Widerstand, während der Strom, welcher dem Ausgang invertierter Phase entspricht, in eine zweite Spannung gewandelt wird durch den zweiten Widerstand. Die ersten und zweiten Spannungen werden jeweils abgezogen von den Ausgaben normaler Phase und invertierter Phase des Verstärkers. Durch diese Subtraktion werden die Ausgaben normaler Phase und invertierter Phase des Verstärkers im Pegel verschoben auf den Grad, welcher der gleichen Spannung entspricht. Die zwei pegelverschobenen Signale werden den Eingabeanschlüssen normaler Phase und invertierter Phase des Komparators zugeführt, so daß die Signale miteinander verglichen werden können mit einem optimalen Schwellwert zu allen Zeiten.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild, welches eine konventionelle Lichtempfangsschaltung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist ein Signalformschaubild, welches den Betrieb der Lichtempfangsschaltung der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Schaltbild, welches eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 5(A) bis (D) sind Signalformschaubilder, welche jeweils den Betrieb der Lichtempfangsschaltung der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigen.

Beste Art die Erfindung auszuführen

Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden unten beschrieben, unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.
Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches eine Lichtempfangsvorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 3 ist ein Signalform- Schaubild, welches den Betrieb der Lichtempfangsvorrichtung der ersten Ausführung zeigt.
Wie in den Figuren gezeigt, ist die Anode einer Photodiode 10 verbunden mit einer Spannungsversorgung Vcc, während ihre Kathode angeschlossen ist an den Eingabeanschluß 14 eines Verstärkers 12. Der Ausgabeanschluß normaler Phase 16 des Verstärkers 12 ist verbunden mit dem Eingabeanschluß normaler Phase 20 einer Spitzenwert-Erfassungsschaltung 18 mittels eines Knotens A, und der Ausgabeanschluß invertierter Phase 22 des Verstärkers 12 ist verbunden mit dem Eingabeanschluß invertierter Phase 24 der Spitzenwert-Erfassungsschaltung 18 mittels des Knotens B. Der Ausgabeanschluß 26 der Spitzenwert-Erfassungsschaltung ist verbunden mit dem Eingabeanschluß 30 einer Spannungs-Stromwandlerschaltung 28. Der Ausgabeanschluß normaler Phase 32 der Spannungs- Stromwandlerschaltung 28 ist verbunden mit dem Eingabeanschluß normaler Phase 36 eines Komparators 34 mittels eines Knotens C. Der Ausgabeanschluß 38 invertierter Phase der Spannungs-Stromwandlerschaltung 28 ist verbunden mit dem Eingabeanschluß invertierter Phase 40 des Komparators 34 mittels eines Knotens D. Die Knoten A und C sind miteinander verbunden mittels des Widerstandes R10. Ähnlich sind die Knoten B und D miteinander verbunden mittels des Widerstandes R12. Der Ausgabeanschluß 42 des Komparators 34 ist verbunden mit dem Ausgabeanschluß 44 der Lichtempfangsvorrichtung.
Der Betrieb der Lichtempfangsschaltung mit der obigen Schaltungskonfiguration wird beschrieben unter Bezugnahme auf die Berechnungsformeln.
Bei Zuführung eines Lichtsignales E gibt die Fotodiode 10 ein Empfangssignal IIN aus. Ansprechend auf die Zuführung dieses Empfangssignales IIN, gibt der Verstärker 12 ein normalphasiges Empfangssignal Vo + Vp und ein Empfangssignal invertierter Phase Vo - Vp AUS, wobei beide in Übereinstimmung mit dem Empfangssignal IIN bestimmt werden.
In der vorliegenden Beschreibung steht das Bezugssymbol, welches jedes Signal bezeichnet; in Beziehung mit der Spannung oder dem Stromwert des Signals. Genauer gesagt, in den Bezugssymbolen "Vo+Vp" und "Vo-Vp", welche jeweils die Empfangssignale normaler Phase und invertierter Phase bezeichnen, deutet "Vo" auf eine Gleichspannungskomponente und "Vp" deutet eine Signalspannungskomponente (Signalamplitude) an.
Bei Zuführen des Empfangssignales normaler Phase Vo+Vp und des Empfangssignales invertierter Phase Vo-Vp erfaßt die Spitzenwert-Erfassungsschaltung 18 Spitzenwerte der Spannungen der Signale und gibt Spitzenwertsignale Vi aus. Die Spitzen der Spannungen sind beispielsweise zweimal so hoch wie die Signalamplitudenspannung Vp (Absolutwert). Somit wird die Spannung Vi der von dem Ausgabeanschluß 26 der Spitzenwert-Erfassungsschaltung 18 erzeugten Spitzenwertsignale ausgedrückt wie folgt:
Vi = 2 Vp ... (1)
Nach Zuführen der Spitzenwertsignale Vi gibt die Spannungs- Stromwandlerschaltung 28 ein Spitzenwertsignal normaler Phase I&sbplus; und ein Spitzenwertsignal invertierter Phase I&submin; aus, wobei beide in Übereinstimmung mit der Spannung Vi der Spitzenwertsignale bestimmt werden.
Man nehme an, daß die Steilheit der Spannungs- Stromwandlerschaltung 28 durch gm bezeichnet wird.
In diesem Fall ist der Spitzenwert-Signalstrom normaler Phase I&sbplus;, welcher vom Ausgabeanschluß 32 normaler Phase der Spannungs-Stromwandlerschaltung 28 erzeugt wird, wie folgt ausgedrückt:
I&sbplus; = Io + gm × Vi
= Io + 2 × gm × Vp ... (2)
Andererseits wird der Spitzenwertsignalstrom invertierter Phase I&submin;, welcher von dem Ausgabeanschluß invertierter Phase 38 erzeugt wird, wie folgt ausgedrückt:
I&submin; = Io - gm × Vi
= Io - 2 x gm × Vp ... (3)
"Io" stellt eine Initialstromkomponente dar, welche durch die Strom-Spannungswandlerschaltung 28 fließen kann vor der Zuführung des Spitzenwertsignals Vi.
Unter der Annahme, daß jeder der Widerstände R10 und R12 den Widerstandswert R hat, wird die normalphasige Signalspannung V&sbplus;, welche dem normalphasigen Eingabeanschluß 36 des Komparators 34 zugeführt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:
V&sbplus; = Vo + Vp - R × I&sbplus;
= Vo - R x Io - 2 × gm × R Vp + Vp ... (4)
Ähnlich wird die Signalspannung invertierter Phase V&submin;, welche dem Eingabeanschluß invertierter Phase 40 zugeführt wird, durch die folgende Gleichung gegeben:
V&submin; = Vo - Vp - R × D × I&submin;
= Vo - R × Io + 2 × gm × R Vpl - Vp ... (5)
In dem Fall, in welchem das Verhältnis zwischen der beiderseitigen Konduktanz gm und dem Widerstand R dargestellt wird durch:
R × gm = ¼
können die Gleichungen (4) und (5) jeweils wie folgt umgewickelt werden:
V&sbplus; = Vo - R . Io - (1/2) Vp + Vp ... (6)
V&submin; = Vo - R . Io + (1/2) Vp - Vp ... (7)
Auf der rechten Seite jeder der Formeln (6) und (7) stellen die ersten und zweiten Terme eine Gleichspannungskomponente dar, und die ersten und zweiten Terme der rechten Seite der Formel (6) sind gleich jenen der rechten Seite der Gleichung (7). Der Dritte Term stellt eine Gleichspannungskomponente dar, welche sich verändert in Übereinstimmung mit der Spannung Vp der Signalamplitude. Der vierte Term stellt die spannung der Signalamplitude selbst dar.
Wie in dem Signalformschaubild in Fig. 3 dargestellt, sind daher die Spannung Vo+Vp der normalphasigen Empfangssignalausgabe vom Verstärker 12 und die Spannung Vo-Vp des Empfangssignals Invertierter Phase, welches auch vom Verstärker 12 ausgegeben wird, im Pegel verschoben durch die Spannung, welche die Hälfte der Signalamplitude Vp ist, und sind somit jeweils gewandelt in ein Signal normaler Phase der Spannung V&sbplus; und ein Signal invertierter Phase der Spannung V&submin;.
Aufgrund der oben erwähnten Verarbeitung in der Schaltung der ersten Ausführung, kann der Komparator 34 fortwährend das Signal normaler Phase V&sbplus; und das Signal invertierter Phase V&submin; miteinander vergleichen an dem Pegel, welcher dem halben Potential der Signalamplitude Vp entspricht, ohne Bezugnahme auf den Wert der Signalamplitude VP . Dementsprechend kann der Komparator die zwei Signale zu allen Zeiten mit einem optimalen Schwellwertpegel vergleichen und ein Ausgabesignal Vout erzeugen.
Nun wird die Lichtempfangsschaltung der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Fig. 4 ist ein Schaltbild, welches die Lichtempfangsschaltung der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, und die Fig. 5A bis 5D sind Signalform-Schaubilder, von welchen jede den Betrieb der Lichtempfangsschaltung der zweiten Ausführung zeigt. In diesen Figuren werden gleiche Bezugssymbole wie in den Fig. 2 und 3 verwendet, zur Bezeichnung ähnlicher oder entsprechender struktureller Komponenten, und eine Beschreibung wird nur gegeben für die Schaltungskonfigurationen, welche verschieden sind von jenen in den Fig. 1 und 2 gezeigten.
Wie in Fig. 4 gezeigt, ist in der Schaltung der zweiten Ausführung der Ausgabeanschluß 16 normaler Phase des Verstärkers 12 verbunden mit dem Knoten F, wo die Leitung sich verzweigt. Der Knoten F ist verbunden mit dem Knoten G mittels des Widerstandes R14. Ähnlich ist der Ausgabeanschluß 22 invertlerter Phase des Verstärkers 12 verbunden mit dem Knoten H, wo die Leitung sich verzweigt. Der Knoten H ist verbunden mit dem Knoten G mittels des Widerstandes R16. Das Potential am Knoten G wird im wesentlichen auf ½ der Spannung eingestellt, welche angelegt wird zwischen den Ausgabeanschlüsen normaler Phase und invertierter Phase 16 und 22, beispielsweise durch Vorsehen von Widerständen R14 und R16 mit dem gleichen Widerstandswert. Der Eingabeanschluß 31 invertierter Phase einer Spannungs-Stromwandlerschaltung 28 ist verbunden mit dem Knoten G mittels des Knotens J. Der Eingabeanschluß 24 invertierter Phase einer Spitzenwert- Erfassungsschaltung 18 ist verbunden mit einem Knoten K. Die Knoten J und K sind miteinander verbunden mittels des Widerstandes R18. Ein Kondensator C10 ist mit dem Knoten K verbunden.
Der Eingabeanschluß normaler Phase 20 der Spitzenwert- Erfassungsschaltung 18 ist verbunden mit dem Knoten A, welcher mit dem Knoten F verbunden ist. Der Ausgabeanschluß 26 der Spitzenwert-Erfassungsschaltung 18 ist verbunden mit der Anode einer Diode D10. Die Kathode dieser Diode D10 ist verbunden mit dem Knoten L. Der Eingabeanschluß 30 normaler Phase der Spannungs-Stromwandlerschaltung 28 ist verbunden mit dem Knoten L. Die Knoten L und K sind miteinander verbunden. Eine Konstantstromquelle I10 ist verbunden mit dem Knoten L.
Der Betrieb der Lichtempfangsvorrichtung mit der obigen Schaltungskonfiguration wird beschrieben unter Bezugnahme auf die Berechnungsformeln.
Man nehme an, daß der Stromwert der Konstantstromquelle 110 mit Ig bezeichnet wird.
Man nehme auch an, daß der Widerstandswert jeder der Widerstände R14 und R16 durch R1 bezeichnet wird, daß der Widerstandswert des Widerstandes R18 durch Rg bezeichnet wird, und daß das Verhältnis zwischen dem Widerstandswert R1 und dem Widerstandswert Rg durch folgende Beziehung gegeben ist:
½ (R1) » Rg
Ferner nehme man an, daß der Widerstandswert jeder der Widerstände R10 und R12 durch R bezeichnet wird, daß die Steilhelt der Spannungs-Stromwandlerschaltung 28 durch gm bezeichnet wird, und daß das Verhältnis zwischen dem Widerstand R und der Steilheit gm wie folgt gegeben ist:
R × gm = ½
1. Wenn das Lichtsignal E einen kleinen Wert hat, d.h., wenn Vp < Ig . Rg, arbeitet die Spitzenwert- Erfassungsschaltung 18 nicht. Daher erfült die Eingabespannung Vi der Spannungs-Stromwandlerschaltung 28 die folgende Gleichung:
Vi = Ig × Rg (konstant) ... (8)
Die Ausgabeströme I&sbplus; und I&submin; der Spannungs- Stromwandlerschaltung 28 sind wie folgt gegeben:
I&sbplus; = Io + gm × Vi
= Io + gm × Rg × Ig (konstant) ... (9)
I&submin; = Io - gm × Vi
= Io - gm × Rg × Ig (konstant) ... (10)
Daher sind die Eingabespannungen V&sbplus; und V&submin; des Komparators 34 wie folgt gegeben:
V&sbplus; = Vo + Vp - I&sbplus; × R
= Vo - Io × R -x(1/2) Ig x Rg + Vp ... (11)
V&submin; = Vo - Vp - I&submin; × R
= Vo - 10 × R + (1/2) Ig × Rg - Vp ... (12)
Auf der rechten Seite jeder der Gleichungen (11) und (12) stellen die ersten und zweiten Terme eine Gleichspannungskomponente dar. Der dritte Term stellt auch eine Gleichspannungskomponente dar, aber die Gleichspannungskomponente der Eingabespannung V&sbplus; und der Eingabespannung V&submin; haben entgegengesetzte Polaritäten. Aufgrund der entgegengesetzten Polaritäten dienen die Gleichspannungskomponenten als eine Schutzspannung, wenn ein Lichtsignal kleinen Wertes eingegeben wird oder kein Lichtsignal eingegeben wird.
2. Wenn ein Lichtsignal E einen großen Wert hat, d.h. wenn Vp > Ig × Rg, arbeitet die Spitzenwert-Erfassungsschaltung 18. Somit erfüllt die Eingabespannung Vi der Spannungs- Stromwandlerschaltung 28 die folgende Gleichung:
Vi = Vp ... (13)
Durch eine ähnliche Rechnung wie im Fall der Eingabe eines Lichtsignals kleinen Wertes, sind die Eingabespannungen V&sbplus; und V&submin; des Komparators 34 wie folgt gegeben:
V&sbplus; = Vo - Io × R - (1/2) Vp + Vp ... (14)
V&submin; = Vo - Io × R + (1/2) Vp - Vp ... (15)
Wie man aus den Gleichungen (14) und (15) erkennen kann, können die Signale normaler Phase V&sbplus; und Signale invertierter Phase V&submin; fortwährend miteinander verglichen werden, an dem Pegel, welcher der Hälfte des Potentiales Vp entspricht, d.h. an dem Pegel, welcher (Vo - IR) entspricht, ohne Bezugnahme auf den Wert der Signalamplitude Vp . Daher können die Ausgaben normaler Phase und invertierter Phase des Verstärkers 12, in dem Komparator 34 mit einem optimalen Schwellwertpegel fortwährend verglichen werden, und das Ausgabesignal Vout kann als Ergebnis des Vergleiches erzeugt werden.
Die Fig. 5A bis 5D sind Signalformschaubilder, welches jedes den Betrieb der Lichtempfangsvorrichtung der zweiten Vorrichtung zeigt.
Fig. 5(A) zeigt die Signalform, welche erhalten wird, wenn Vp = 0, d.h. wenn kein Signal eingegeben wird.
Fig. 5(B) zeigt die Signalform, welche erhalten wird, wenn das Eingabesignal das Verhältnis Vp < Ig × Rg erfüllt.
Fig. 5 (C) zeigt die Signalform, welche erhalten wird, wenn das Eingabesignal das Verhältnis Vp = Ig × Rg erfüllt.
Fig. 5(D) zeigt die Signalform, welche erhalten wird, wenn das Eingabesignal das Verhältnis Vp > Ig × Rg erfüllt.

Industrielle Anwendbarkeit

Wie beschrieben, kann die vorliegende Erfindung eine Lichtempfangs-Schaltung schaffen, welche die Ausgaben eines Verstärkers zu allen Zeiten an einem geeigneten Schwellwertpegel vergleicht, sogar wenn der Verstärker Ausgabeanschlüsse normaler Phase und invertierter Phase hat. Da die Lichtempfangsschaltung daher einen Breitbandverstärker mit breiter Dynamik einsetzen kann, ist die Schaltung geeignet zur Verwendung beispielsweise in Licht kommunikationssystemen.

Claims

1. Lichtempfangsschaltung, umfassend:

einen Verstärker (12) mit einem Eingabeanschluß (14), einem Ausgabeanschluß normaler Phase (16) und einem Ausgabeanschluß invertierter Phase (22), wobei der Verstärker ein Eingabesignal verstärkt, welches zugeführt wird von einem Lichtempfangselement (10), welches mit dem Eingabeanschluß verbunden ist;

einen Spitzenwertdetektor (18), welcher einen Eingabeanschluß normaler Phase (20) hat, einen Eingabeanschluß invertierter Phase (24) und einen Ausgabeanschluß (26), wobei der Eingabeanschluß normaler Phase (20) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß normaler Phase (16) des Verstärkers, und der Eingabeanschluß invertierter Phase (24) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (24) des Verstärkers, wobei der Spitzenwertdetektor einen Spitzenwert der Ausgabe des Verstärkers erfaßt;

einen Spannungs-Stromwandler (28), welcher einen Eingabeanschluß (30) hat, einen Ausgabeanschluß normaler Phase (32), und einen Ausgabenaschluß invertierter Phase (38), wobei der Eingabeanschluß (30) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß (26) des Spitzenwertdetektors (18);

einen ersten Widerstand (R10), eingefügt zwischen dem Ausgabeanschluß normaler Phase (32) des Spannungs- Stromwandlers (28) und dem Ausgabeanschluß normaler Phase (16) des Verstärkers (12); einen zeiten Widerstand (R12), eingefügt zwischen dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (38) des Spannungs- Stromwandlers (28) und dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (22) des Verstärkers (12); und

einen Komparator (34), welcher einen Eingabeanschluß normaler Phase (36) hat, einen Eingabeanschluß invertierter Phase (40) und einen Ausgabeanschluß (42), wobei der Eingabeanschluß normale Phase (36) verbunden ist mit de Ausgabeanschluß normaler Phase (32) des Spannungs-Stromwandlers (28), wobei der Eincabeanschluß invertierter Phase (40) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (38) des Spannungs- Stromwandlers (28), wobei der Komparator die Ausgänge des Verstärkers miteinander vergleicht und ein Ausgabesignal aus seinem Ausgabeanschluß erzeugt.

2. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 1, in welcher die Spitzenwertschaltung eine Spannung erfaßt, welche bestimmt wird durch Addieren einer Amplitudenspannung, welche zugeführt wird von dem Ausgabeanschluß normaler Phase des Verstärkers, zu einer Amplitudenspannung, welche geliefer wird von dem Ausgabeanschluß invertierter Phase des Verstärkers, und die so bestimmte Spannung an den Spannungs- Stromwandler als einen Spitzenwert führt.

3. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 1, in welcher der Spannungs-Stromwandler eine Steilheit von gm hat, er Ströme erzeugt, welche erhalten werden in Übereinsimmung sowohl mit der Steilheit gm als auch der als Spitzenwert empfangenen Spannung, und er die Ströme jeweils ausgibt als eine Ausgabe normaler Phase und eine Ausgabe invertieroer Phase.

4. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 1, in welcher die ersten und zweiten Widerstände die von dem Spannungs-Stromwandler erhaltenen Ströme jeweils in Spannungen umwandeln.

5. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 1, in welcher der Spannungs-Stromwandler eine Steilheit von gm hat, jeder der ersten und zweiten Widerstände einen Widerstandswert von R hat und die Steilheit gm und der Widerstand R in einer Beziehung stehen, welche durch gm x R = ¼ gegeben ist.

6.Lichtempfangsschaltung, umfassend:

einen Verstärker (12), welcher einen Eingabeanschluß (14) hat, einen Ausgabeanschluß normaler Phase, und einen Ausgabeanschluß invertierter Phase (22), wobei der Verstärker ein Eingabesignal verstärkt, welches zugeführt wird von einem Lichtempfangselement (10), welches mit dem Eingabeanschluß verbunden ist;

einen ersten Widerstand (R14), und einen zweiten Widerstand (R16), welche eingefügt sind zwischen den Ausgabeanschlüssen normaler Phase und invertierter Phase (16; 22) des Verstärkers (12);

einen Spitzenwertdetektor (18), welcher einen Eingabeanschluß normaler Phase (20) hat, einen Eingabeanschluß invertierter Phase (24), und einen Ausgabeanschluß (26), wobei der Eingabeanschluß normaler Phase (20) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß normaler Phase (16) des Verstärkers (12), wobei der Eingabeanschluß invertierter Phase (24) verbunden ist mit einem Punkt (G), welcher sich zwischen den ersten und zweiten Widerständen (R14; R16) befindet, wobei der Spitzenwertdetektor (18) einen Spitzenwert des Ausganges des Verstärkers erfaßt;

einen Spannungs-Stromwandler (28), welcher einen Eingabeanschluß normaler Phase (30) hat, einen Eingabeanschluß invertierter Phae (31), einen Ausgabeanschluß normaler Phase (32) und einen Ausgabeanschluß invertierter Phase (38), wobei der Eingabeanschluß normaler Phase (30) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß (26) des Spitzenwertdetektors (18), wobei der Eingabeanschluß invertierter Phase (31) verbunden ist mit dem Punkt (G), welcher sich zwischen dem ersten und zweiten Widerstand (R14; R16) befindet;

einen dritten Widerstand (R10), eingefügt zwischen dem Ausgabeanschluß normaler Phase (32) des Spannungs- Stromwandlers (28) und dem Ausgabeanschluß normaler Phase (16) des Verstärkers (12);

einen vierten Widerstand (R12) , eingefügt zwischen dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (38) des Spannungs- Stromwandlers (28) und dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (22) des Verstärkers (12); und

einen Komparator (34), welcher einen Eingabeanschluß (36) normaler Phase hat, einen Eingabeanschluß invertierter Phase (40) und einen Ausgabeanschluß (42), wobei der Eingabeanschluß normaler Phase (36) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß normaler Phase (32) des Spannungs- Stromwandlers (28), wobei der Eingabeanschluß invertierter Phase (40) verbunden ist mit dem Ausgabeanschluß invertierter Phase (38) des Spannungs-Stromwandlers (28), wobei der Komparator die Ausgänge des Verstärkers miteinander vergleicht und ein Ausgangssignal aus seinem Ausgabeanschluß erzeugt.

7. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 6, in welcher der Spitzenwertdetektor eine Spannung erfaßt, welche bestimmt wird durch Addieren einer Amplitudenspannung welche zugeführt wird von dem Ausgabeanschluß normaler Phase des Verstärkers, zu einer Spannung, welche erhalten wird durch Spannungsteilung durch den ersten und zweiten Widerstand, und diese so bestimmte Spannung an den Eingabeanschluß normaler Phase des Spannungs-Stromwandlers als ein Spitzenwert liefert.

8. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 6, in welcher die ersten und zweiten Widerstände einen gleichen Widerstandswert haben.

9. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 6, ferner umfassend einen fünften Widerstand dessen eines Ende verbunden ist mit dem Punkt, welcher sich zwischen dem ersten und zweiten Widerstand befindet und dessen anderes Ende verbunden ist mit dem Eingabeanschluß invertierter Phase des Spitzenwertdetektors.

10. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 6, worin der Spannungs-Stromwandler eine Steilheit von gm hat, Ströme erzeugt, welche erhalten werden in Übereinstimmung sowohl mit der Steilheit gm als auch einer Spannungsdifferenz zwischen seinen Eingabeanschlüssen normaler Phase und invertierter Phase, und die Ströme ausgibt, jeweils als eine Ausgabe normaler Phase und eine Ausgabe invertierter Phase.

11. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 6, in welcher die dritten und vierten Widerstände die durch den Spannungs-Stromwandler erhaltenen Ströme jeweils in Spannungen wandeln.

12. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 6, in welcher der Spannungs-Stromwandler eine Steilheit von gm hat, jeder der dritten und vierten Widerstände einen Widerstandswert von R hat und die Steilheit gm und der Widerstand R in einer Beziehung zueinander stehen, welche gegeben wird durch:

gm × R = 1/2

13. Lichtempfangsschaltung nach Anspruch 9, in welcher jeder der ersten und zweiten Widerstände einen Widerstandswert von R1 hat, der fünfte Widerstand einen Widerstandswert von Rg hat, und der Widerstandswert R1 und der Widerstandswert Rg in einer Beziehung zueinander stehen, welche gegeben wird durch:

½ × R1 » Rg.