197801. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés intenz1tásmodulált optikai jel feldolgozására
197801 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés intenzitásmodulált optikai jelfeldolgozásra, amely fotodetektorhoz kapcsolódó egy-vagy többfokozatú erősítőt, ehhez csatlakozó AGG diff. erősítőt, kimenő erősítőt és/vagy komparátort tartalmaz. A kapcsolási elrendezés a beérkező optikai jel széles szint és átviteli sebesség tartományában biztosítja az optimális átviteli és zaj viszonyokat. Az optikai hírközlés tervezésénél, más hordozót információátvitelhez hasonlóan az elsődleges minőségi paraméterek (adóteljesítmény, átvivő közeg csillapítása, vevő érzékenység) ismeretében meghatározható az összeköttetés maximális távolsága. A fejlesztések célja az információ nagyobb távolságra történő eljuttatása. A hírközlés területén az említett három paraméter állandó továbbfejlesztésekkel történő javítása kiemelkedő eredményeket hozott az elmúlt években az optika javára a hagyományos hírközléssel szemben. A vevőérzékenység területén a korlátozó zaj elleni küzdelem jelenti a továbbfejlesztések alapját, a megoldást a zajszegény eszközök és kapcsolási elrendezések alkalmazása jelenti. Az ismert, optikai jeleket feldolgozó áramkörök tipikus, tömegesen alkalmazott változata fotodetektor — erősítő fokozattal kezdődik, és az előerősítő pedig áram- feszültség átalakító, vagy feszültség erősítő. A gyakorlatban az áram válaszjelet szolgáltató fotodetektoroknál az eszköz illesztése egy áram- feszültség átalakító, mely rendszerint szorosan összeépül az előerősítővel, vagy maga az előerősítő. Az ismert kapcsolási elrendezésben az áram- feszültség átalakító legegyszerűbb megoldása az optoelektromos átalakító megfelelő értékű munkaellenállással történő lezárása, így az előerősítő feszültség erősítőként működik. Ismeretes még tranzimpedancia erősítő alkalmazása, amelynél az áramgenerátorként kapcsolt fotodetektor árama egy totál visszacsatolt erősítő bemenetére kapcsolódik, és a tranzimpedancia értéke a visszacsatoló ellenállás így az áram- feszültség átalakító egység az előerősítő is. A bemutatott két előerősítő típus kisjelű, kisfrekvenciás szempontból azonos értékű. Szélessávú átvitel esetén kedvező a tranzimpedancia erősítő egyenletes frekvenciaátvitele, míg a másik megoldásnál a frekvenciarhenetet amplitúdókorrektorral kell általában kiegyenlíteni. A fotodetektor — tranzimpedancia erősítő, valamint az ellenállás-feszültség erősítő kezdetű optikai vevők érzékenységét elsősorban az első fokozatba épített eszközök zaja korlátozza: a fotodetektor sötétáram zaja, a fotodetektor kvantumzaja (világosáram zaja), a tranzellenállás zajárama, illetve az erősítő feszültség zaja. A továbbiakban a fotodetektor-tranzimpedancia erősítő típusú optikai jelfeldolgozó áramköröket tartalmazó kapcsolási elrende1 2 zéseket vizsgálva ismeretes, hogy zaj szempontból általában a tranzimpedancia erősítőben alkalmazott tranzellenállás zajárama a domináló. Az is ismeretes, hogy ez a zajáram a tranzellenállás nagyságával fordítottan arányos, tehát nagy tranzellenálláshoz kis zajáram tartozik. A zaj szempontjából kedvező nagyértékű tranzellenállás viszont lecsökkenti a tranzimpedancia erősítő egyébként kedvező sávszélességét, illetőleg erősen korlátozza az átvitendő optikai teljesítmény tartom'ányát (túlvezérlődés). Az eddigiek tükrében belátható, hogy a fejlesztések során kénytelenek voltak zajszempontból kedvezőtlen, és az egyéb átviteli jellemzők számára optimalizált tranzellenállást alkalmazni. A találmány megalkotásával célul tűztük ki olyan alacsony zajú optikai jelfeldolgozó áramkör létrehozását, amely széles tartományban változó sávszélességű és változó optikai teljesítményű optikai jelet is képes feldolgozni. A találmány elé tűzött cél elérése érdekében a fotodetektorral és tranzimpedancia erősítővel kezdődő optikai vevők széles szint és sávszélesség tartományban működő kapcsolási elrendezését dolgoztuk ki. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés a következő felismerésrendszeren alapul: — a tranzimpedancia erősítő tranzellenállása legyen változtatható ellenállású aktív elem, — a tranzimpedancia erősítő legyen egy végig DC csatolt, zárt szabályozókörben, — a szabályozókor tartalmazzon egy nagy átfogású (min. 100 dB, azaz 100 000 X- es tartományban) stabil AGC-t, — a szabályozókor tartalmazzon egy legalább másodrendű tagot, és — a teljes áramkör összes egyenáramú referenciapontja egyetlen feszültségosztó láncról legyen táplálva. A felismerésrendszert megvalósító műszaki intézkedéseket tartalmazó áramkör teljesíti a találmányi célkitűzést, tehát az optikai jelfeldolgozó áramkör széles tartományban változó sávszélességű és változó optikai teljesítményű jelet tud feldolgozni az alábbi előnyös műszaki paraméterek teljesítésével: — a változtatható értékű tranzellenállás segítségével mindig a legkedvezőbb minimális zajszint érhető el, — a DC csatolt nagyátfogású és legalább másodrendű tagot tartalmazó zárt szabályozóhurok, amely ezáltal legalább két időállandót tartalmaz, biztosítja a biztonságos információátvitelt kis- és nagysebesség esetén, — a közös feszültségosztó lánc alkalmazása érzéketlenné teszi a kapcsolást a tápfeszültség változására, — és mindezeket jól áttekinthető, minimális alkatrészt tartalmazó kompakt kapcsolási elrendezésben valósítja meg. 2 5 10 13 20 2t> 3C 35 40 45 50 55 60 65
