197461. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés félvezető lézer-diódák optikai kimenő teljesítményének stabilizálására
3 197461 4 Találmányunk tárgya egy egyfokozatban egyesített hib&integrátor éa meghajtó egységet tartalmazó áramkór, félvezető lézerdiódák kimenő teljesítményének stabilizálására, amelynél a lézerdióda fényét egy fotódióda érzékeli. A félvezetó lézerdiódák a nagysebességű fényvezetó-szálas optikai információ továbbítás alapvető fontosságú eszközei közé tartoznak. A lézerdiódák alkalmazásánál, pld. információátvivó rendszerben ill. lézerdióda ellenőrző berendezésekben, lényeges, hogy a működő dióda teljesítménye konstans legyen. Ezt a' követelményt egy elektronikus stabilizáló áramkörrel valósítják meg, amelynél a lézerdióda által kibocsájtott fénysugarat egy fotódióda érzékeli. Ilyen áramköri megoldások ismerhetők meg pld. a SIEMENS Semiconductor Components for Fiber-Optic Systems című katalógusból, illetve a VALVO cég 1983. évi katalógusából (50. old.). Az itt leirt áramköri megoldásokban a lézerdióda meghajtása, teljesítményének stabilizálása kétfokozatú áramkörrel történik. A meghajtó elem egy - a szükséges meghajtó áramot szolgáltatni tudó - bipoláris vagy térvezérlésű tranzisztor. Ezt egy operációs erősítővel megvalósított hibaintegrátor hajtja meg. E hibaintegrátor bemenetére a monitor fotodióda áram és egy referencia áram különbsége kerül. A teljes rendszer negatív visszacsatolása biztosítja, hogy a monitor fotodióda árama mindig a referencia áram értékével egyezzen meg. Ezek az ismert megoldások viszonylag sok áramköri elemet tartalmaznak, ami a hibalehetőség növekedését, ár kérdéseket, valamint nehezebben ellenőrizhető nagyfrekvenciás stabilitást, és kevésbé kézbentartható működési tranzienseket eredményeznek. Találmányunkkal ezen problémák megoldását illetve csökkentését kívánjuk elérni, oly módon, hogy az áramköri elemek számát minimalizáljuk. Találmányunk a következő felismerésen alapul: Ismeretes a fotodiódáknak az a tulajdonsága, hogy érzékenységük a letörésnél lényegesen kisebb előfeszitések esetén jó közelítéssel független az előfeszitéstól, Így a meghajtó és a hibaintegrátor fokozatokat egyetlen aktív áramköri elemmel, egy térvezérlésű tranzisztorral valósíthatjuk meg. Találmányunk tehát kapcsolási elrendezés lézerdiódák optikai kimenő teljesítményének stabilizálására, amely kapcsolási elrendezésben a lézerdiódával optikai csatolásban fotodióda továbbá lézerdióda meghajtó egység, hibaintegrátor egység és referencia-áramgenerátor helyezkedik el, és a referencia-áramgenerátor a vezérlöfeszültség kapocshoz csatlakozó ellenállásból, operációs erősítőből és egy első térvezérlésű tranzisztorból van felépítve, ahol a térvezérlésű tranzisztor forráselektródája az ellenállás és az operációs erősítő negatív bemenetének közös pontjával van összekötve. Az operációs erősítő pozitív bemenete a földpontra, kimenete az első térvezérlésű tranzisztor kapuelektródájára csatlakozik. A meghajtó egység és a hibaintegrátor egység egyetlen térvezérlésű tranzisztorral felépített áramkör, amelyben ezen második térvezérlésű tranzisztor forráselektródája a lézerdiódára, kapuelektródája az első térvezérlésű tranzisztor nyelőelektródájának és fotodiódának a közős pontjára, mig nyelőelektródája közvetlenül vagy közvetve a földpontra van kötve. A lézerdióda és a fotodióda másik kivezetései a tápfeszültség kapocsra csatlakoznak. A második térvezérlésű tranzisztor kapuelektródája egy kondenzátoron keresztül a tápfeszültség kapocsra is kapcsolódik. . Találmányunkat részletesebben az 1. ábra alapján magyarázzuk, amely az áramköri felépítést mutatja. Az LD lézerdiódát a nagyáramú n-caatornás, növekményes típusú szigetelő kapus Tz térvezérlésű tranzisztor hajtja meg, amelynek S2 forráselektródája az LD lézerdiódán keresztül kapcsolódik a negativ Ut tápfeszültség kapocshoz. A T2 térvezérlésű tranzisztor Da nyelőelektródája az R2 figyelő ellenálláson keresztül csatlakozik az F földponthoz. Az R2 figyelő ellenálláson T2 térvezérlésű tranzisztor árama folyik át Így rajta ezen átfolyó árammal arányos feszültség esik, amely feszültség az Uk ellenőrzőjel kimeneten mérési vagy szabályozási célra feldolgozhatóan rendelkezésre áll. A T2 térvezérlésű tranzisztoron átfolyó áram nagyságát a G2 kapuelektróda éa az S2 forráselektróda közötti feszúltségkúlónbség nagysága határozza meg. Tekintettel arra, hogy a szigetelő kapus T2 térvezérlésű tranzisztor vezérléséhez gyakorlatilag egyenáram nem szükséges, ezért a G2 kapuelektróda kapacitásnak tekinthető. A G2 kapuelektródára csatlakozik a záróirányban előfeszített PD fotodióda egyik érintkezője, míg ennek másik érintkezője a negatív Ut tápfeszültség kapoccsal van öazszekôtve. A G2 kapuelektródára csatlakozik még a referenciaáramot előállító áramgenerátor Ti térvezérlésű tranzisztorának Dl nyelöelektródája, valamint a jellasaitó C kondenzátor egyik fegyverzetet, A C kondenzátor másik fegyverzete a negatív Ut tápfeszültség kapocsra csatlakozik. A referencia áramgenerátor egy I operációs erősítőből, egy p-csatornás Ti térvezérlésű tranzisztorból és egy Rí ellenállásból van felépítve. Az Rí ellenállás egyik vége az Ui vezérlőfeszültség kapocshoz, másik vége az I operációs erősítő negáló bemenetének és a Ti térvezérlésű tranzisztor Sí forráaelektródájának közös pontjára csatlakozik. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
