專利名稱:通過(guò)在數(shù)字主信號(hào)上疊加模擬子信息信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)一發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
本發(fā)明涉及一發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，更具體地說(shuō)是涉及一用一個(gè)在一數(shù)字主信號(hào)的脈沖串上疊加一模擬子信息信號(hào)而產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)一發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，該模擬子信息信號(hào)的頻率低于該主信號(hào)的位速率。
在現(xiàn)有技術(shù)的這類的光學(xué)調(diào)制電路中，使用了這樣一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，它包括有二個(gè)其發(fā)射結(jié)互相連接的晶體管(見(jiàn)日本專利公開(kāi)No.57-171854)。除了發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路的兩個(gè)晶體管外，其中一晶體管(第一晶體管)的集電極連接有該發(fā)光元件，這樣當(dāng)?shù)谝痪w管導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)(第二個(gè)晶體管)截止，反之亦然。數(shù)字主信號(hào)被送至任一晶體管的基極，例如是第一晶體管的基極，第一晶體管分別根據(jù)數(shù)字主信號(hào)的高電平“1”或低電平“0”來(lái)導(dǎo)通和截止從而接通和斷開(kāi)該發(fā)光元件。低頻模擬子信息信號(hào)被提供給第一和第二晶體管的共同發(fā)射極端，根據(jù)該模擬子信息信號(hào)的幅度來(lái)控制流至發(fā)光元件的電流，從而調(diào)制發(fā)光元件的光強(qiáng)。
但是，如果由于電路故障或其他任何原因妨礙了數(shù)字主信號(hào)的供給，則第一晶體管將保持截止，將沒(méi)有驅(qū)動(dòng)電流提供給發(fā)光元件。因此現(xiàn)有技術(shù)的光調(diào)制電路的缺點(diǎn)是不能傳輸模擬子信息信號(hào)，從而當(dāng)數(shù)字主信號(hào)被阻斷時(shí)不能傳輸包含在模擬子信息信號(hào)中的監(jiān)控信息之類的信息。
并且，由于現(xiàn)有技術(shù)的光調(diào)制電路沒(méi)有反饋電路來(lái)防止供給驅(qū)動(dòng)電路的模擬子信息信號(hào)的幅度波動(dòng)，故它所具有的另一個(gè)缺點(diǎn)是光信號(hào)的模擬子信息信號(hào)分量由于該模擬子信息信號(hào)的幅度波動(dòng)而不穩(wěn)定。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，該電路通過(guò)在一數(shù)字主信號(hào)上疊加一模擬子信息信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件，從而即使在數(shù)字主信號(hào)被阻斷時(shí)，也能使模擬子信息信號(hào)作為一個(gè)光信號(hào)而被傳輸。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供這樣一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，該電路在數(shù)字主信號(hào)被阻斷時(shí)模擬子信息信號(hào)以改善了的信噪比(S/N)進(jìn)行傳輸。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供目的在于穩(wěn)定光信號(hào)的模擬子信息信號(hào)分量的一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路。
根據(jù)本發(fā)明，提供了這樣一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，該電路包括一發(fā)光元件;通過(guò)在包括“1”和“0”的一位序列的數(shù)字主信號(hào)上，疊加一頻率低于該數(shù)字主信號(hào)的位速率的模擬子信息信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)該發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)器裝置;用于檢測(cè)該數(shù)字主信號(hào)的輸入被阻斷的輸入阻斷檢測(cè)器裝置;和增益受控放大器裝置，它用于響應(yīng)所述輸入的阻斷，使模擬子信息信號(hào)的幅度比在數(shù)字主信號(hào)的輸入被阻斷以前更大。
根據(jù)本發(fā)明的更具體的特征，發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路還包括一光接收元件，用于接收發(fā)光元件的部分輸出光束，并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào);用于從被轉(zhuǎn)換的電信號(hào)檢測(cè)模擬子信息信號(hào)的幅度分量的檢測(cè)器裝置;和根據(jù)被檢測(cè)器裝置檢測(cè)出的幅度分量，來(lái)產(chǎn)生一個(gè)控制增益受控放大器裝置的增益的信號(hào)的裝置。
從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，可以對(duì)本發(fā)明有更好的理解。
圖1所示是本發(fā)明的第一最佳實(shí)施例的方框圖;
圖2所示是數(shù)字主信號(hào)的波形圖;
圖3所示是模擬子信息信號(hào)的波形圖;
圖4所示是被提供給在圖1中所示的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路中使用的激光二極管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖;
圖5是說(shuō)明所注入的電流-光輸出特性和圖1所示發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路中使用的激光二極管的工作的圖;
圖6是一電路圖，包括說(shuō)明圖1所示發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路的細(xì)節(jié)的部分方框圖;
圖7所示是當(dāng)數(shù)字主信號(hào)被阻斷時(shí)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖;
圖8所示是本發(fā)明第二最佳實(shí)施例的方框圖;以及圖9所示是用在圖8所示的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路中的增益控制信號(hào)發(fā)生器電路的方框圖。
現(xiàn)在參閱附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
參閱圖1，本發(fā)明的第一最佳實(shí)施例包括有一激光二極管1;一驅(qū)動(dòng)電路2，用于用在一數(shù)字主信號(hào)a上疊加一模擬子信息信號(hào)c而產(chǎn)生的一信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)激光二極管1;一光接收元件3，用以監(jiān)控激光二極管1的輸出光束;一偏壓控制電路4，用于響應(yīng)被監(jiān)控的輸出光束，將一規(guī)定的偏壓電流Id提供給激光二極管1;一輸入阻斷檢測(cè)器電路5，用于檢測(cè)數(shù)字主信號(hào)的阻斷;一增益控制信號(hào)發(fā)生器電路6，用于根據(jù)電路5的輸出e產(chǎn)生一信號(hào)f來(lái)控制增益受控放大器7的增益;以及增益受控放大器7，用于放大模擬子信息信號(hào)g，其增益根據(jù)信號(hào)f而進(jìn)行控制。雖然在本具體實(shí)施例中使用了一激光二極管作為發(fā)光元件，也同樣可以使用一發(fā)光二極管(LED)。
數(shù)字主信號(hào)a是一個(gè)由“1”和“0”的一位序列組成的高速信號(hào)，在本實(shí)施例中使用了一140兆位/秒的語(yǔ)言PCM(脈沖編碼調(diào)制)信號(hào)。模擬子信息信號(hào)g是一個(gè)頻率比數(shù)字主信號(hào)a的位速率低的正弦波監(jiān)控信號(hào)。模擬子信息信號(hào)也可以是一個(gè)單頻率信號(hào)，或是一個(gè)由多個(gè)具有不同頻率的信號(hào)在一時(shí)間軸上合并組成的信號(hào)。
在正常工作時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路2通過(guò)用模擬子信息信號(hào)c(圖3所示)幅度調(diào)制數(shù)字主信號(hào)a(圖2所示)產(chǎn)生圖4中所示的一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并用該驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)激光二極管1，激光二極管1的輸出光束部分地由監(jiān)控光接收元件3進(jìn)行檢測(cè)，而且偏壓控制電路4根據(jù)檢測(cè)輸出控制激光二極管1的偏壓電流，偏壓控制電路4的詳細(xì)情況在美國(guó)專利No.4，009，385中有描述。
圖5是說(shuō)明注入的電流I與激光二極管1的光輸出p之間關(guān)系的特性的圖。圖中Id是從偏壓控制電路4提供的偏壓電流，并設(shè)置成略微小于閾值電流Ith。激光二極管1在接收供給的偏流Id期間響應(yīng)從驅(qū)動(dòng)電路2供給的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，產(chǎn)生一光輸出信號(hào)Po。同時(shí)只要有數(shù)字主信號(hào)a供給，輸入阻斷檢測(cè)器電路5就不產(chǎn)生信號(hào)b，而產(chǎn)生第一電平的信號(hào)e。根據(jù)信號(hào)e的電平，增益控制信號(hào)發(fā)生器電路6產(chǎn)生增益控制信號(hào)f，并且增益受控放大器7設(shè)置一對(duì)應(yīng)于信號(hào)f的增益，放大模擬子信息信號(hào)g，以輸出信號(hào)c。在這種情況下，為了保證數(shù)字主信號(hào)a的高信噪比S/N，信號(hào)c的幅度設(shè)置成稍微小于數(shù)字主信號(hào)a的幅度。
當(dāng)數(shù)字主信號(hào)a被阻斷時(shí)，輸入阻斷檢測(cè)器電路5將它的輸出信號(hào)b供給驅(qū)動(dòng)電路2，同時(shí)將信號(hào)e電平設(shè)置在高于第一電平的第二電平。信號(hào)b的電平是恒定的，接近于數(shù)字主信號(hào)的“1”電平。第二電平的信號(hào)e供給增益控制信號(hào)發(fā)生器電路6，該電路這樣進(jìn)行控制以便提高增益受控放大器7的增益。該增益設(shè)置成大于正常工作的增益。這樣由激光二極管1發(fā)出的光束的模擬子信息信號(hào)分量的信噪比S/N被提高，進(jìn)一步便于在接收端的模擬子信息信號(hào)的檢測(cè)。
圖6是說(shuō)明圖1所示主電路的細(xì)節(jié)的方框圖。參閱圖6，驅(qū)動(dòng)電路2具有電流轉(zhuǎn)換型的晶體管11和12，其公共發(fā)射極與晶體管15的集電極相連接，激光二極管1連接至晶體管11的集電極，并接收來(lái)自偏壓控制電路4的偏壓電流Id。參考號(hào)碼13，14，16和17代表電阻器，而Vo和E分別表示參考電壓和電源電壓。
數(shù)字主信號(hào)a被提供給晶體管11的基極。當(dāng)其電平是“1”(地電平)時(shí)，晶體管11導(dǎo)通(晶體管12截止)而當(dāng)其電平是“0”(負(fù)電源電平)時(shí)，晶體管11截止(晶體管12導(dǎo)通)。模擬子信息信號(hào)c被供給晶體管15的基極，晶體管15的集電極電流跟隨模擬子信息信號(hào)的幅度而變化。因此，提供給激光二極管1的信號(hào)(如圖4所示)是一個(gè)用模擬子信息信號(hào)幅度調(diào)制數(shù)字主信號(hào)產(chǎn)生的結(jié)果信號(hào)。
輸入阻斷檢測(cè)器電路5包括有一峰值檢測(cè)器51，以檢測(cè)數(shù)字主信號(hào)a的峰值電平;一比較器52，用于將該峰值電平與一低電平參考電壓V1進(jìn)行比較;和一控制信號(hào)發(fā)生器53，用于產(chǎn)生信號(hào)b和e。在有數(shù)字主信號(hào)a提供時(shí)，峰值檢測(cè)器51每當(dāng)峰值被檢測(cè)時(shí)就保持該電平。只要有數(shù)字主信號(hào)被供應(yīng)，這一保持了的電平就決不會(huì)降落低于供給比較器52的參考電壓V1。在這種情況下，控制信號(hào)發(fā)生器53不產(chǎn)生信號(hào)b，并設(shè)置信號(hào)e在第一電平。
同時(shí)，如果數(shù)字主信號(hào)a由于電路故障之類原因而不能供給時(shí)，峰值檢測(cè)器51將成為不能將峰值電平保持在規(guī)定的水平，因此峰值電平將降落到參考電壓V1以下。所以，響應(yīng)比較器52的輸出，控制信號(hào)發(fā)生器53將產(chǎn)生高電平信號(hào)b，其電平接近于數(shù)字主信號(hào)a的“1”電平，并將該信號(hào)提供給晶體管11的基極，把信號(hào)e設(shè)置在第二電平。
通過(guò)放大器60放大信號(hào)e的電平和參考電壓V2之間的電位差，增益控制信號(hào)發(fā)生器電路6產(chǎn)生信號(hào)f。在信號(hào)e在第二電平時(shí)信號(hào)f的電壓高于其在信號(hào)e在第一電平時(shí)的電壓。
增益受控放大器7包括有一個(gè)晶體管71，該晶體管的集電極電流隨著信號(hào)f的電壓而變化;一晶體管73，在它的基極提供有模擬子信息信號(hào)g;一晶體管74，其發(fā)射極通過(guò)電阻器與晶體管73的發(fā)射極相連接，而在它的基極提供有一參考電壓V3;和電阻器72，75，76，77，78，79和80，以及一輸出耦合電容器81。通過(guò)放大模擬子信息信號(hào)g而提供的信號(hào)c，經(jīng)過(guò)電容器81被提供給驅(qū)動(dòng)電路2的晶體管15的基極。增益受控放大器7的增益隨著晶體管71的集電極電流而變化?，F(xiàn)在假設(shè)信號(hào)e處于第一電平，晶體管71的集電極電流將有一相對(duì)較低的電流強(qiáng)度，且增益也將被設(shè)置得低一些。但是，如果信號(hào)e是處在第二電平，則晶體管71的集電極電流將變得較大，那么增益也將高一些。因此，如果數(shù)字主信號(hào)被阻斷的話，增益受控放大器7的增益將提高，并且提供給驅(qū)動(dòng)電路2的模擬子信息信號(hào)c的幅度將擴(kuò)大。
同時(shí)，當(dāng)數(shù)字主信號(hào)a被阻斷時(shí)，由于信號(hào)b的電平那時(shí)是高的，則由驅(qū)動(dòng)電路2提供給激光二極管1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)將成為具有層調(diào)制幅度的信號(hào)i(如圖7所示)。信號(hào)b的高電平的理由是要使晶體管11導(dǎo)通，并使模擬子信息信號(hào)具有較大的幅度。
現(xiàn)在參閱圖8，本發(fā)明的第二最佳實(shí)施例包括了圖1所示的第一實(shí)施例的電路外，還包括了用于消除模擬子信息信號(hào)g的幅度波動(dòng)的電路。
因此第二實(shí)施例用一反饋回路來(lái)檢測(cè)模擬子信息信號(hào)的幅度，該反饋回路包括一低通濾波器8，一放大器電路9和一峰值電平檢測(cè)器電路10，以便這樣控制增益受控放大器7的增益，使得將信號(hào)c的幅度在數(shù)字主信號(hào)被阻斷前與后保持在各自相應(yīng)的恒定水平。
由用于監(jiān)控激光二極管1的光輸出的光電二極管組成的光接收元件3的輸出提供給低通濾波器8，在那里將低頻的模擬子信息信號(hào)取出。被取出的模擬子信息信號(hào)由放大器電路9放大至一規(guī)定的幅度，該模擬子信息信號(hào)的峰值幅度由峰值電平檢測(cè)器電路10進(jìn)行檢測(cè)并加以輸出。在那里被檢測(cè)的峰值被檢測(cè)電壓h被提供給增益控制信號(hào)發(fā)生器電路6，電路6將電壓h與來(lái)自輸入阻斷檢測(cè)器電路12的信號(hào)e的電壓進(jìn)行比較，以輸出一個(gè)相當(dāng)于其差的增益控制信號(hào)f。該增益控制信號(hào)f輸出到增益受控放大器7，一模擬子信息信號(hào)g也提供給此放大器7，其增益是這樣受控制的，以便能減小信號(hào)e的電壓與峰值被檢測(cè)電壓的電壓差，在所有時(shí)間里保持被輸出的模擬子信息信號(hào)c的幅度的恒定。該信號(hào)c被提供給發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路1被疊加在數(shù)字主信號(hào)a上。
圖9所示是用于圖8所示實(shí)施例中的增益控制信號(hào)發(fā)生器電路6的方框圖。
參閱圖9，比較器61將從輸入阻斷檢測(cè)器電路5提供的信號(hào)e與參考電壓V2進(jìn)行比較，產(chǎn)生一相當(dāng)于它們之差值的輸出信號(hào)。比較器61的輸出通過(guò)電阻器63被送至一運(yùn)算放大器62的同相輸入端，而峰值電平檢測(cè)器電路10的輸出h通過(guò)電阻器64被送至運(yùn)算放大器62的倒相輸入端，這二輸出信號(hào)之差由電阻器64與電阻器65之阻值比所確定的放大率而加以放大，產(chǎn)生增益控制信號(hào)f。
由于模擬子信息信號(hào)g的幅度提高，信號(hào)h的電壓上升，在此時(shí)，由于運(yùn)算放大器62放大倒相的電平的輸入信號(hào)，故增益控制信號(hào)f的電壓降落，結(jié)果增益受控放大器7的增益下降，且模擬子信息信號(hào)的幅度下降。
相反，如果模擬子信息信號(hào)g的幅度下降，增益控制信號(hào)f的電壓將上升，且增益受控放大器7的增益將上升，結(jié)果模擬子信息信號(hào)的幅度就提高。因此就這樣實(shí)現(xiàn)控制使模擬子信息信號(hào)的幅度保持恒定。
綜上所述，本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即即使在輸入數(shù)字主信號(hào)被阻斷時(shí)，也能使模擬子信息信號(hào)被發(fā)送出去，以及通過(guò)提高其調(diào)制幅度改善模擬子信息信號(hào)的信噪比S/N。
由于在正常工作期間和當(dāng)輸入被阻斷時(shí)，模擬子信息信號(hào)的幅度都被保持在其各自相應(yīng)的恒定水平，使其調(diào)制的程度得到穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于它包括一發(fā)光元件；通過(guò)在包括“1”和“0”的一位序列的數(shù)字主信號(hào)上疊加一其頻率低于所述數(shù)字主信號(hào)的位速率的模擬子信息信號(hào)，來(lái)驅(qū)動(dòng)所述發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)器裝置；用于檢測(cè)所述數(shù)字主信息的輸入的阻斷的輸入阻斷檢測(cè)器裝置；以及響應(yīng)所述輸入阻斷，使所述模擬子信息信號(hào)的幅度比在所述數(shù)字主信號(hào)輸入阻斷以前更大的增益受控放大器裝置。
2.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于它還包括用于用所述的模擬子信息信號(hào)幅度調(diào)制所述的數(shù)字主信號(hào)，以產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的裝置。
3.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的輸入阻斷檢測(cè)器裝置響應(yīng)所述輸入阻斷的檢測(cè)，向所述的驅(qū)動(dòng)器裝置提供一電平接近于“1”電平的信號(hào)，代替所述的數(shù)字主信號(hào)，并同時(shí)向所述增益受控放大器裝置提供一控制信號(hào)以提高其增益。
4.如權(quán)利要求
1所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于它還包括一用于接受所述發(fā)光元件的部分輸出光束，并把它轉(zhuǎn)換成一電信號(hào)的光接收元件;用于從所述的電信號(hào)中檢測(cè)所述模擬子信息信號(hào)的幅度分量的檢測(cè)器裝置，以及用于根據(jù)由所述檢測(cè)器裝置檢測(cè)出的幅度分量，產(chǎn)生一信號(hào)來(lái)控制所述增益受控放大器裝置的增益的裝置。
5.如權(quán)利要求
4所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)器裝置還包括用所述模擬子信息信號(hào)幅度調(diào)制所述數(shù)字主信號(hào)，以產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的裝置。
6.如權(quán)利要求
4所述的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述輸入阻斷檢測(cè)器裝置響應(yīng)所述輸入阻斷的檢測(cè);向所述驅(qū)動(dòng)器裝置提供一電平接近于“1”電平的信號(hào)，代替所述的數(shù)字主信號(hào)，并同時(shí)向所述增益受控放大器裝置提供一控制信號(hào)以提高其增益。
專利摘要
一通過(guò)在數(shù)字主信號(hào)上疊加模擬子信息信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)電路，，它包括一發(fā)光元件，驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件的驅(qū)動(dòng)器裝置，輸入阻斷檢測(cè)器裝置，增益控制信號(hào)發(fā)生器裝置，增益受控放大器等。其優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)所述檢測(cè)器裝置檢測(cè)到數(shù)字模擬主信號(hào)被阻斷時(shí)，使所述發(fā)生器產(chǎn)生一控制信號(hào)使增益受控放大器的增益提高，從而使模擬子信息信號(hào)幅度比在數(shù)字主信號(hào)被阻斷前更大，改善了其信噪比，同時(shí)檢測(cè)器裝置還產(chǎn)生另一信號(hào)，使模擬信號(hào)能被發(fā)送出去。
文檔編號(hào)H04B10/06GK87105899SQ87105899
公開(kāi)日1988年3月9日 申請(qǐng)日期1987年8月26日
發(fā)明者田島勉, 濱中徹 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan