DE10143731B4

DE10143731B4 - Optisches Transceiver-Modul

Info

Publication number: DE10143731B4
Application number: DE10143731A
Authority: DE
Inventors: Tan Wee Sin; Sanjay Eastern Lagoon Krishnan; Ramana Venkata Pamidighantam
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Lite On Technology Corp
Priority date: 2000-09-07
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: DE10143731A1; US7218860B2; US20020048068A1; JP2002152138A; SG111910A1

Abstract

Optisches Transceiver-Modul, mit folgenden Merkmalen:
einer Sendervorrichtung (314) zum Umwandeln von elektrischen Signalen in optische Signale,
einer Empfängervorrichtung (324) zum Umwandeln von optischen Signalen in elektrische Signale (I_pin),
einem Empfängerschaltungsaufbau (322) zum Verarbeiten der elektrischen Signale (I_pin) von der Empfängervorrichtung (324), um ein Empfängerdatenausgangssignal zu erzeugen, und
einem Umgebungslichtschaltungsaufbau (710, 720, 730, 740, 745, 750; 820, 830, 840, 845, 850) zum Verarbeiten einer unmodulierten Signalkomponente der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung (324),
bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau ausgebildet ist, um basierend auf der unmodulierten Signalkomponente ein vom Umgebungslicht abhängiges Umgebungslichtausgangssignal zu erzeugen, und
bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau mit einer hohen Eingangsimpedanz bezüglich der elektrischen Signale (I_pin) ausgebildet ist, damit derselbe eine Versorgungsstromaufnahme aufweist, die unabhängig von den zu verarbeitenden elektrischen Signalen (I_pin) ist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein optisches Sende-Empfangs-Gerät-Modul bzw. Transceiver-Modul. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein optisches Sende-Empfangs-Gerät-Modul, das einen Umgebungslichtschaltungsaufbau aufweist.

Infrarot-Sende-Empfangs-Gerät-Module sind oft in elektronischen Vorrichtungen eingebaut, um eine bidirektionale drahtlose Kommunikation mit anderen elektronischen Vorrichtungen zu ermöglichen. Es ist z.B. bekannt, daß ein tragbarer digitaler Assistent (PDA) mit einem Laptopcomputer, einem Drucker, oder einem anderen PDA über eine standardmäßige Infrarotdatenassoziationsverbindung (IrDA-Verbindung) kommuniziert. Ähnlich werden IR-Sende-Empfangs-Geräte zunehmend beliebter zur Verwendung bei tragbaren Telephonen, wobei sie es Telephonbenutzern ermöglichen, gespeicherte Nummern auszutauschen, drahtlos verbundene Spiele zu spielen oder ihre Telephone drahtlos mit IR-befähigtem Zubehör zu verbinden. Weitere Vorrichtungen, die IR-Sende-Empfangs-Geräte aufweisen, umfassen z.B. Rufgeräte (Pager), Digitalkameras, Drucker und Personalcomputer.

Die Vorteile der Verwendung einer IR-Verbindung gegenüber standardmäßigen elektrischen Verbindungselementen sind zahlreich und gut dokumentiert. Diese Vorteile umfassen: 1. eine größere Ausrichtungstoleranz; 2. die Fähigkeit, die Datenschnittstelle hermetisch zu versiegeln; 3. keine Kabel, die anfällig für eine HF-Interferenz sind; und 4. keine Probleme bezüglich der elektromagnetischen Kompatibilität (EMC).

Ein IR-Sende-Empfangs-Gerät-Modul weist üblicherweise eine lichtemittierende Diode (LED) und eine Photodiode auf, die mit einem geeigneten Unterstützungsschaltungsaufbau zusammengepackt sind, um eine in sich geschlossene Einheit zu bilden. Elektrische Anschlüsse liegen an der Außenseite des Paketes frei, um die elektrische Kopplung des Moduls mit einem externen Schaltungsaufbau zu ermöglichen.

Durch ein Kombinieren der verschiedenen Komponenten eines IR-Sende-Empfangs-Gerätes in ein einzelnes Paket oder Modul kann die Größe oder der Formfaktor des Sende-Empfangs-Gerät-Systems beträchtlich reduziert werden. Ferner sind die Module im allgemeinen haltbarer und verbrauchen oft weniger Leistung als vergleichbare Sende-Empfangs-Geräte, die aus diskreten Komponenten bestehen.

Wenn eine IR-Verbindung oder ein Kommunikationskanal zwischen zwei IR-Sende-Empfangs-Gerät-Modulen erzeugt wird, ist die LED in dem ersten Sende-Empfangs-Gerät optisch mit der Photodiode in dem zweiten Sende-Empfangs-Gerät gekoppelt, wobei die LED in dem zweiten Sende-Empfangs-Gerät optisch mit der Photodiode in dem ersten Sende-Empfangs-Gerät gekoppelt ist. 1 zeigt zwei beabstandete Vorrichtungen 10, 20, die über eine derartige IR-Verbindung 30 kommunizieren. Obwohl die Sende-Empfangs-Geräte üblicherweise in dem optischen Infrarotfrequenzband operieren, ist es ebenfalls möglich, andere optische Frequenzbänder beim Bilden des Kommunikationskanals 30 zu verwenden.

2 ist eine Innenansicht der Vorrichtung 10 aus 1, und zeigt das IR-Sende-Empfangs-Gerät-Modul 200, das an einem Endabschnitt einer gedruckten Hauptschaltungsplatine (Haupt-PCB) 250 befestigt ist. Das Sende-Empfangs-Gerät-Modul 200 weist einen Hauptkörper 240 auf, der eine erste geformte Linsenform 210 über der LED und eine zweite geformte Linsenform 220 über der Photodiode umfaßt. Anschlußleitungen 230 liefern Befestigungsträger und elektrische Verbindungen zwischen dem IR-Sende-Empfangs-Gerät 200 und der gedruckten Schaltungsplatine 250. Eine typische Länge für den IR-Sende-Empfangs-Gerät-Körper beträgt ca. 10 mm, wobei eine typische Tiefe 5 mm beträgt und eine typische Höhe 4 mm.

Man weiß, daß in bestimmten elektronischen Vorrichtungen ein Umgebungslichtdetektor enthalten sein kann, um die Umgebungslichtbedingungen in der Umgebung der Vorrichtung zu erfassen. Das Fernsehermodell CB-21Q20ET, das bei LG Electronics, Korea, erhältlich ist, umfaßt z.B. einen Lichtdetektor, der die Umgebungslichtbedingungen erfaßt, so daß der Fernsehbildkontrast geeignet eingestellt werden kann.

Die Patentschrift US-5,684,294 A (=D9) bezieht sich beispielsweise auf eine Vorrichtung zur Annäherungserfassung und zur Umgebungslichtüberwachung (PALM; PALM = Proximity Detector and Ambient Light Monitor). Die PALM-Vorrichtung weist eine Lichtquelle zum Erzeugen eines optischen Mischsignals, einen Lichtdetektor zum Bereitstellen eines erfassten Signals, eine Schaltung zum Trennen der Wechselsignalkomponente aus dem erfassten Signal und eine Schaltereinrichtung zum Bereitstellen eines Steuersignals, wenn die Wechselsignalkomponente sich außerhalb eines voreingestellten Bereichs befindet, auf. Die PALM-Vorrichtung gemäß der Vorrichtung D9 weist ferner einen Umgebungslichtdetektor auf, der ferner das detektierte Signal erfasst und ein Umgebungslichtpegelsignal bereitstellt. Die Umgebungslichtdetektionsschaltung weist die Signale, die sich auf die Annäherungsüberwachung beziehen, zurück und liefert eine ausreichende Verstärkung, um die Dämpfung aufgrund einer Tageslichtfilterlinse auf den Lichtdetektoren zu überwinden. Diese Umgebungslichtüberwachungsschaltung liefert entweder eine kontinuierlich variierende Spannung proportional zu dem Umgebungslicht oder ein einfaches binäres Signal, dass angibt, dass sich das Umgebungslicht oberhalb eines Schwellenwerts befindet.

Die Patentveröffentlichung EP 0587371 A1 bezieht sich beispielsweise auf ein optischen Kommunikationssystem, wobei ein optischer Empfänger dargestellt ist. Der optische Emp fänger umfasst verschiedene optische Elemente, d.h. ein Infrarotfenster, eine zylindrische Linse und ein Konzentratorelement, um das von einem optischen Sender emittierte Licht möglichst effektiv auf die lichtempfindliche Oberfläche einer Photodiode zu übertragen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches Transceiver-Modul mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch ein optisches Transceiver-Modul gemäß Anspruch 1 gelöst.

Die vorliegende Erfindung schafft ein optisches Transceiver-Modul, das zusätzlich zu einem Schaltungsaufbau zum Verarbeiten der empfangenen optischen Daten einen Schaltungsaufbau zum Erfassen von Umgebungslichtbedingungen umfaßt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Transceiver-Modul geschaffen, das eine Sendervorrichtung zum Umwandeln von elektrischen Signalen in optische Signale, eine Empfängervorrichtung zum Umwandeln von optischen Signalen in elektrische Signale, einen Empfängerschaltungsaufbau zum Verarbeiten der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung, um ein Empfängerdatenausgangssignal zu erzeugen, und einen Umgebungslichtschaltungsaufbau zum Verarbeiten einer unmodulierten Signalkomponente der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung aufweist, bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau ausgebildet ist, um basierend auf der unmodulierten Signalkomponente ein vom Umgebungslicht abhängiges Umgebungslichtausgangssignal zu erzeugen, und bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau mit einer hohen Eingangsimpedanz bezüglich der elektrischen Signale (I_pin) ausgebildet ist, damit derselbe eine Versorgungsstromaufnahme aufweist, die unabhängig von den zu verarbeitenden elektrischen Signalen I_pin ist.

Ein optisches Transceiver- bzw. Sende-Empfangs-Gerät-Modul gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß es in der Lage ist, Daten über einen optischen Kommunikationskanal zu senden und zu empfangen, als auch in der Lage ist, die Umgebungslichtbedingungen, die das Modul erfährt, zu erfassen.

Wenn das optische Sende-Empfangs-Gerät-Modul in einer elektronischen Vorrichtung verwendet wird, kann das Umgebungslichtausgangssignal für eine Vielzahl von Anwendungen verwendet werden. Eine mögliche Anwendung des Umgebungslichtsignals besteht darin, Lichtpegelinformationen einem Benutzer der elektronischen Vorrichtung direkt zu liefern. Derartige Informationen sind für Photographen nützlich, die mit Filmkameras arbeiten. Das Umgebungslichtsignal könnte auch in der Vorrichtung verwendet werden, um automatisch eine bestimmte Funktion auszulösen, wie z.B. eine Hintergrundbelichtung. Das Umgebungslichtsignal könnte auch automatisch Einstellungen in der Vorrichtung anpassen, wie z.B. die Belichtungsstärke in einer Digitalkamera.

Vorzugsweise sind der Empfängerschaltungsaufbau und der Umgebungslichtschaltungsaufbau auf einer einzelnen integrierten Schaltung gebildet.

Geeigneterweise umfaßt das Modul einen Senderschaltungsaufbau zum Zuführen eines modulierten elektrischen Signals zu der Sendervorrichtung.

Das Modul kann eine Versorgungsspannungseingangsleitung zum Zuführen einer Spannung zu dem Empfängerschaltungsaufbau und der Empfängervorrichtung umfassen. Der Umgebungslichtschaltungsaufbau kann dann mit der Versorgungsspannungseingangsleitung gekoppelt sein, um einen Strom auf derselben zu erfassen. Vorzugsweise ist der Umgebungslichtschaltungsaufbau mit der Empfängervorrichtung gekoppelt, um einen Strom durch die Empfängervorrichtung zu erfassen.

Idealerweise erfaßt der Umgebungslichtschaltungsaufbau eine im wesentlichen Gleichsignalkomponente der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung, wobei der Umgebungs lichtschaltungsaufbau eine im wesentlichen Wechselsignalkomponente der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung erfaßt.

Vorzugsweise ist die Sendervorrichtung eine lichtemittierende Diode, wobei die Empfängervorrichtung vorzugsweise eine Photodiode ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch zwei beabstandete Vorrichtungen, die über eine IR-Verbindung kommunizieren;
2 eine Innenansicht der Vorrichtung aus 1, die ein IR-Sende-Empfangs-Gerät zeigt, das an einer Schaltungsplatine befestigt ist;
3 ein Blockdiagramm eines bekannten IR-Sende-Empfangs-Gerät-Moduls;
4 eine Rückansicht des IR-Sende-Empfangs-Gerät-Moduls aus 3;
5 einen Graph, der den Leckstrom bei der Versorgungsspannung Vcc über der Abschaltspannung bei zwei unterschiedlichen Umgebungslichtpegeln darstellt;
6 ein Blockdiagramm des Empfängers des IR-Sende-Empfangs-Gerät-Moduls aus 3;
7 ein Blockdiagramm eines Empfängers eines IR-Sende-Empfangs-Gerät-Moduls, das einen Umgebungslichtschaltungsaufbau gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt; und
8 ein Blockdiagramm eines Empfängers eines IR-Sende-Empfangs-Gerät-Moduls, das einen Umgebungslichtschaltungsaufbau gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Basisfunktionen eines bekannten IR-Sende-Empfangs-Gerät-Moduls 200, wie z.B. des HSDL-3201-Modell-Infrarot-Sende-Empfangs-Geräts, erhältlich bei Agilent Technologies Inc., USA, zeigt. Detaillierte Spezifizierungen des HSDL-3201-Sende-Empfangs-Geräts sind aus der Technische-Daten-Schrift mit dem Titel „IrDA(TM) Data 1.2 Low Power Compliant 115.2 kb/s Infrared Transceiver" ersichtlich, die von Agilent Technologies veröffentlicht wurde.
Das IR-Sende-Empfangs-Gerät-Modul 200 ist eine eingekapselte Einheit, die einen Sender 310, einen Empfänger 320 und acht Anschlußstifte 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 aufweist.
Die Anschlußstifte 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 können durch Anschlußleitungen 230, wie dies in 2 gezeigt ist, vorgesehen sein, oder durch plattierte Metallbereiche auf der äußeren Oberfläche des optischen Sende-Empfangs-Gerät-Moduls 200, wie in 4 gezeigt. Ein Vorsehen der Anschlußstifte als plattierte Metallbereiche ermöglicht es dem IR-Sende-Empfangs-Gerät-Modul 200, auf einer Schaltungsplatine oberflächenmontiert und mit einem externen Schaltungsaufbau elektrisch gekoppelt zu sein. Die folgende Tabelle faßt die Konfiguration jedes Anschlußstiftes 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 zusammen, wenn dieser das IR-Sende-Empfangs-Gerät-Modul mit einem externen Schaltungsaufbau koppelt:
Es ist ratsam, Streusignale bei der Vcc-Versorgungsspannung unter Verwendung eines externen 1,0-Mikrofarad-Kondensators C1 zu filtern, der parallel mit dem Vcc-Anschlußstift 3 geschaltet ist.
Der Sender 310 weist einen Senderschaltungsaufbau 312, der mit dem TXD-Stift 7 und dem VLED-Stift 8 gekoppelt ist, und eine Sendervorrichtung 314 zum Umwandeln von elektrischen Signalen, die von dem Senderschaltungsaufbau 312 empfangen werden, in Lichtsignale in den Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Sendervorrichtung 314 eine standardmäßige lichtemittierende Diode (LED), die Licht mit einer Spitzenwellenlänge von 875 nm aussendet. Der Senderschaltungsaufbau 312 operiert ansprechend auf ein Rechtecksignal, das von dem Senderdateneingangsstift (TXD-Stift) 7 genommen wird, um ein entsprechendes moduliertes elektrisches Signal der LED 312 zuzuführen. Die LED 312 wiederum erzeugt Lichtpulse gemäß dem modulierten elektrischen Signal. Folglich erzeugt der Sender 310 ein Lichtsignal, das durch das TXD-Signal moduliert ist. Der VLED-Stift 8 liefert den notwendigen Strom, um die LED 314 zu treiben.
Der Empfänger 320 weist einen Empfängerschaltungsaufbau 322, der mit dem RXD-Stift 6 gekoppelt ist, und eine Empfängervorrichtung 324 zum Umwandeln von Lichtsignalen, die durch die Linse 220 des Sende-Empfangs-Gerät-Moduls 200 in dem Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums empfangen werden, in elektrische Signale auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Empfängervorrichtung 324 eine Photodiode, wie z.B. eine in Sperrichtung bzw. rückwärts vorgespannte PIN-Diode (PIN = P-Typ, eigenleitend bzw. intrinsisch, N-Typ), die eine Spitzenempfindlichkeitswellenlänge von 880 nm aufweist. Der Empfängerschaltungsaufbau 322 wirkt, um elektrische Signale, die von der PIN-Diode 324 empfangen werden, zu verarbeiten und um ein moduliertes Rechteckwellen-TTL-Pegel-Datensignal an den RXD-Stift 6 auszugeben. Folglich erzeugt der Empfänger 320 ein Empfängerdatenausgangssignal an dem RXD-Stift 6 ansprechend auf Lichtsignale, die durch das Sende-Empfangs-Gerät erfaßt werden.
Gemäß dem schematischen Diagramm aus 3 sind der Senderschaltungsaufbau 312 und der Empfängerschaltungsaufbau 322 an gegenüberliegenden Enden des Sende-Empfangs-Gerät-Moduls 200 dargestellt. In der Praxis sind der Sender- und der Empfänger-Schaltungsaufbau 312, 322 auf einer einzelnen BiCMOS-Integrierte-Schaltung (IC) gebildet. Ein Versorgungsspannung-Vcc-Stift 3 liefert eine geregelte 3-Volt-Spannungsversorgung zum Treiben des Sender- und des Empfängerschaltungsaufbaus 312, 322 auf der IC, als auch der PIN-Diode 324.
3 zeigt einen Abschaltstift 5, der mit dem Sender 310 und dem Empfänger 320 gekoppelt ist. Durch ein Erhöhen der Spannung über dem Abschaltstift 5 von 0 V auf 3 V kann das Sende-Empfangs-Gerät-Modul vollständig abgeschaltet werden, um einen sehr niedrigen Leistungsverbrauch zu erzielen. In dem Abschaltmodus sind der Sender- und der Empfänger-Schaltungsaufbau 312, 322 auf der IC fast inaktiv und erzeugen so selbst unter sehr aktiven Lichtbedingungen sehr wenig Strom.
Die Stromableitung Icc bei der Vcc-Versorgung ist proportional zu der Aktivität des Empfängers 320. Während Perioden, in denen Lichtsignale durch das Sende-Empfangs-Gerät-Modul empfangen und verarbeitet werden, um ein Empfängerdatenausgangssignal auf dem RXD zu erzeugen, wird z.B. ein größerer Strom Icc von der Vcc-Versorgung gezogen. 5 zeigt den Strompegel Icc, der von dem Vcc-Stift 3 gezogen wird, wenn der Empfänger untätig ist, als eine Funktion der Abschaltspannung. Die obere Linie A zeigt den Pegel des Icc, wenn ein Umgebungslicht auf die Empfängerlinse 220 des Sende-Empfangs-Gerät-Moduls 200 scheint. Die untere Linie B zeigt den Pegel des Icc, wenn kein Umgebungslicht auf die Empfängerlinse 220 scheint. Der Unterschied zwischen der oberen Linie A und der unteren Linie B ist dem Leckstrom durch die PIN-Diode 324 zuzuschreiben, der proportional zu dem Umgebungslicht ist, das auf dieselbe einfällt.
Das von dem Umgebungslicht abhängige Signal, das durch die PIN-Diode erzeugt wird, interferiert mit der Erfassung von empfangenen Lichtsignalen in dem Empfängerschaltungsaufbau 322. Folglich ist der Empfängerschaltungsaufbau 322 entworfen, um jegliche Unterschiede des Leckstroms der PIN-Diode bei unterschiedlichen Lichtbedingungen zu filtern.
Der Empfänger 320 wird nun detaillierter Bezug nehmend auf 6 beschrieben. Die PIN-Diode 324 ist in Sperrichtung vorgespannt, wie dies in 6 gezeigt ist, und zwar durch ein Koppeln der Kathode mit der Versorgungsspannung Vcc, wobei die Anode über einen Vorspannwiderstand 325 mit Masse gekoppelt ist. Der Strom Ipin, der durch die PIN-Diode 324 fließt, ist proportional zu der Intensität des Lichtes, das auf die Diode einfällt. Der Strom Ipin wird in dem Empfänger erfaßt, indem die Spannung über der Verbindung X zwischen der PIN-Diode 324 und dem Vorspannwiderstand 325 abgefaßt wird. Der Gesamtstrom Icc, der von dem Vcc-Stift gezogen wird, ist die Summe des Stroms Ipin und des Stroms Iic, der von der integrierten Schaltung (IC) gezogen wird.
Der Empfängerschaltungsaufbau 322 ist in der integrierten Schaltung (IC) enthalten und weist folgende Merkmale in Serie geschaltet auf: einen Verstärker 610, ein Filter 620, einen Komparator 630, ein Monoflop (one shot) 640, einen RXD-Treiber 650 und Eingangsschutzdioden 660. Die Signale, die von jeder Stufe des Empfängerschaltungsaufbaus ausgegeben werden, werden an die nächste Stufe in der Serie eingegeben, mit Ausnahme der Eingangsschutzdioden 660, die das letztendliche Empfängerdatensignal an den RXD-Stift 6 ausgeben.
Der Verstärker 610 empfängt die Spannung, die von der Verbindung X abgefaßt wird, und wirkt, um ein verstärktes Spannungssignal an das Filter 620 auszugeben. Um den Strom Ipin genau zu messen und den Strom Ipin nicht zu beeinflussen, ist der Verstärker 610 als ein Operationsverstärker implementiert, der eine hohe Eingangsimpedanz aufweist.
Die Bandbreite des Filters 620 beschränkt das verstärkte Spannungssignal, um Signale außerhalb des erwarteten Frequenzbandes zu sperren. Das erwartete Frequenzband für IrDA-gemäße Signale weist Werte in dem Bereich von 115,2 Kbits/Sek bis ca. 4 Mbits/Sek auf.
Die bandbreitenlimitierten Signale, die von dem Filter ausgegeben werden, ähneln analogartigen Signalen, obwohl die Signale tatsächlich Ströme von digitalen Daten sind. Deshalb erfordern die Pulse ein Formen, bevor diese von dem Sende-Empfangs-Gerät ausgegeben werden. Der Komparator 630 wirkt auf das gefilterte Signal, um einen analogartigen Signalpuls in Rechteckwellensignalpulse zu formen. Diese Rechteckswellenpulse mit variabler Breite werden dann durch das Monoflop 640 bearbeitet. Das Monoflop 640 ist ein monostabiler Multivibrator, der die Breite der Rechteckswellenpulse standardisiert, so daß diese zum nachfolgenden Digitalverarbeiten geeignet sind.
Eingangsschutzdioden 660 verhindern, daß erhöhte Spannungen auf dem RXD-Stift 6 den Empfängerschaltungsaufbau beschädigen. Das geformte Rechteckswellenpulssignal wird schließlich auf den RXD-Stift 6 ausgegeben.
Bezug nehmend auf 7 ist ein Blockdiagramm des Empfängers 320 aus 6 modifiziert dargestellt, um einen Umgebungslichtschaltungsaufbau 710, 720, 730, 740, 745 und 750 gemäß der Erfindung zu umfassen. Der Umgebungslichtschaltungsaufbau ist entworfen, um Gleichsignalkomponenten des Stroms Ipin zu erfassen, der durch die PIN-Diode fließt. Im Gegensatz zu der wechselsignalgekoppelten Komponente des Stroms Ipin, der modulierte Daten darstellt, die von der PIN-Diode 324 empfangen werden, gibt die Gleichsignalkomponente des Stroms Ipin eine Anzeige des Umgebungslichts, das auf die PIN-Diode 324 einfällt, die im allgemeinen unmoduliert ist. Deshalb kann durch ein separates Erfassen der Gleichsignalkomponente des Stroms Ipin ein Umgebungslichtsignal erzielt werden.
Der Umgebungslichtschaltungsaufbau kann durch einen diskreten Schaltungsaufbau vorgesehen sein und umfaßt einen 10-Ohm-Erfassungswiderstand 710, der in Serie mit der Eingangsspannungsversorgung Vcc plaziert ist. Der Spannungsabfall über dem Erfassungswiderstand 710 ist direkt proportional zu dem Strom Icc. Wenn angenommen wird, daß der Strom Iic, der von der IC gezogen wird, konstant bleibt, erzeugt jede Veränderung der Gleichsignalkomponente des Stroms Ipin, die durch Veränderungen der Umgebungslichtbedingungen erzeugt wird, eine entsprechende Veränderung des Stroms Icc, der durch den Erfassungswiderstand 710 erfaßt wird. Ein konstanter Wert von Iic kann auftreten, wenn der Empfängerschaltungsaufbau untätig ist, tritt jedoch am zuverlässigsten auf, wenn die IC durch die 3-Volt-Abschaltspannung (siehe 5) abgeschaltet ist.
Wie in 5 gezeigt ist, variiert der Strom Icc, der während des Abschaltens des Sende-Empfangs-Gerätes gezogen wird, abhängig von den Umgebungslichtbedingungen von 0,1 bis 1500 Nanoampere. Die Spannung über dem Erfassungswiderstand variiert deshalb von etwa 1 Nanovolt bis 15 Mikrovolt. Um diese sehr niedrige Spannung zu erfassen, ist ein Hochleistungsverstärker 720 parallel zu dem Erfassungswiderstand 710 geschaltet. Ein Tiefpaßfilter 730 empfängt die verstärkte Erfassungsspannung und entfernt die Hochfrequenzkomponente, die durch Datensignale, die durch die PIN-Diode empfangen wird, oder durch Rauschen erzeugt wird. Der Umgebungslichtschaltungsaufbau umfaßt wahlweise einen Komparator, der entweder ein niedriges (z.B. 0 Volt) oder ein hohes (z.B. 3 Volt) Ausgangssignal abhängig davon erzeugt, ob die gefilterte Erfassungsspannung eine Schwellenspannung 745 überschreitet. Die Schwellenspannung 745 kann empirisch eingestellt werden, um eine benötigte Binärerfassung von Umgebungslicht oder keinem Umgebungslicht zu ergeben. Das Umgebungslichtausgangssignal 750 wird an einen Anschluß stift des Sende-Empfangs-Gerätes geliefert, wie z.B. den Ersatz-NC-Stift 2 (siehe 3).
Anstatt durch einen diskreten Schaltungsaufbau vorgesehen zu sein, kann der Umgebungslichtschaltungsaufbau aus 7 auf der integrierten Schaltung (IC) gebildet sein, unter der Voraussetzung, daß der Abschnitt der IC, der den Umgebungslichtschaltungsaufbau bildet, entworfen ist, um aktiv zu bleiben, wenn die Abschaltspannung angelegt wird. Ferner muß der Umgebungslichtschaltungsaufbau auch einen im wesentlichen konstanten Strom von der IC für unterschiedliche Ipin-Ströme ziehen, so daß die Bedingung eines konstanten Stroms Iic beibehalten wird.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel des Umgebungslichtschaltungsaufbaus ist in 8 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird wie bei dem Empfängerschaltungsaufbau die Spannung über die PIN-Diode-Vorspannung abgegriffen. Der Umgebungslichtschaltungsaufbau wirkt, um die Gleichsignalkomponente des Ipin-Stroms im Gegensatz zu der Schaltung aus 7 zu erfassen, die den Icc-Strom erfaßt und annimmt, daß der Iic-Strom konstant ist.
Ein Puffer 820 liefert ein Eingangssignal mit hoher Impedanz für den Umgebungslichtschaltungsaufbau, so daß der Schaltungsaufbau einen vernachlässigbaren Strom zieht. Das Spannungssignal, das von dem Puffer empfangen wird, wird an das Filter 830 ausgegeben, das die Hochfrequenzkomponenten des Signals herausfiltert, wobei im wesentlichen Gleichsignalkomponenten zurückbleiben. Das gefilterte Signal wird durch den Komparator 840 auf die gleiche Weise wie durch den Umgebungslichtschaltungsaufbau aus 7 verarbeitet, um ein Umgebungslichtsignalausgangssignal 850 an den NC-Stift 2 zu liefern.

Claims

Optisches Transceiver-Modul, mit folgenden Merkmalen: einer Sendervorrichtung (314) zum Umwandeln von elektrischen Signalen in optische Signale, einer Empfängervorrichtung (324) zum Umwandeln von optischen Signalen in elektrische Signale (I_pin), einem Empfängerschaltungsaufbau (322) zum Verarbeiten der elektrischen Signale (I_pin) von der Empfängervorrichtung (324), um ein Empfängerdatenausgangssignal zu erzeugen, und einem Umgebungslichtschaltungsaufbau (710, 720, 730, 740, 745, 750; 820, 830, 840, 845, 850) zum Verarbeiten einer unmodulierten Signalkomponente der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung (324), bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau ausgebildet ist, um basierend auf der unmodulierten Signalkomponente ein vom Umgebungslicht abhängiges Umgebungslichtausgangssignal zu erzeugen, und bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau mit einer hohen Eingangsimpedanz bezüglich der elektrischen Signale (I_pin) ausgebildet ist, damit derselbe eine Versorgungsstromaufnahme aufweist, die unabhängig von den zu verarbeitenden elektrischen Signalen (I_pin) ist.
Optisches Transceiver-Modul gemäß Anspruch 1, bei dem der Empfängerschaltungsaufbau (322) und der Umgebungslichtschaltungsaufbau auf einer einzelnen integrierten Schaltung gebildet sind.
Optisches Transceiver-Modul gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Modul einen Senderschaltungsaufbau (312) zum Zuführen eines modulierten elektrischen Signals zu der Sendervorrichtung (314) umfaßt.
Optisches Transceiver-Modul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Modul eine Versorgungsspannungseingangsleitung zum Zuführen einer Spannung (V_cc) zu dem Empfängerschaltungsaufbau (322) und der Empfängervorrichtung (324) umfaßt.
Optisches Transceiver-Modul gemäß Anspruch 4, bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau mit der Versorgungsspannungseingangsleitung gekoppelt ist, um einen auf den elektrischen Signalen (I_pin) basierenden Strom auf derselben zu erfassen.
Optisches Transceiver-Modul gemäß Anspruch 5, bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau mit der Empfängervorrichtung (324) gekoppelt ist, um den Strom durch die Empfängervorrichtung (324) zu erfassen.
Optisches Transceiver-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Umgebungslichtschaltungsaufbau eine im wesentlichen Gleichsignalkomponente der elektrischen Signale von der Empfängervorrichtung (324) erfaßt.
Optisches Transceiver-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Sendervorrichtung (314) eine lichtemittierende Diode ist.
Optisches Transceiver-Modul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Empfängervorrichtung (324) eine Photodiode ist.