Brevet FR2563066A1 — publié le 19851018

La présente invention concerne un dispositif des- tiné à augmenter la dynamique dans un étage d'entrée de type intégrateur dans un récepteur optoélectrique. Il existe deux étages d'entrée optiques habituels qui sont l'étage à transimpédance et l'étage intégrateur. On pourra voir par exemple à cet égard l'ouvrage Semiconductor Devices for Optical Communications, H. Kressel, Springer- Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1980. Les étages inté- grateurs sont préférables du point de vue de la sensibilité, du fait qu'ils génèrent moins de bruit que les étages à transimpédance. Cependant, du fait que les étages intégra- teurs se saturent aisément, leurs propriétés sont inférieu- res à celles des étages à transimpédance en ce qui concerne la dynamique. Pour obtenir une sensibilité élevée dans un ré- cepteur équipé d'un étage d'entrée intégrateur, on cherche à obtenir une capacité faible sur son entrée d'amplificateur. Une capacité faible fait apparaître une tension élevée sur l'entrée de l'amplificateur du fait que le signal d'entrée est intégré. L'étage d'entrée peut donc déjà être saturé pour un niveau modéré du signal d'entrée. Un étage intégra- teur est très sensible à la saturation, du fait que l'infor- mation de signal réside dans la dérivée du signal intégré. Une tentative de connecter électriquement une ca- pacité supplémentaire sur l'entrée de l'amplificateur, pour augmenter la dynamique, conduit à une sensibilité dégradée, à cause des capacités parasites inévitables dans le disposi- tif utilisé pour la connexion. L'invention a pour but de réaliser un étage d'en- trée intégrateur dont la dynamique soit accrue et dont la sensibilité soit conservée, de façon à pouvoir détecter correctement à la fois des signaux d'entrée faibles et des signaux d'entrée forts. Le problème est résolu au moyen d'une réaction spéciale. L'invention consiste donc en un dispositif desti- né à augmenter la dynamique dans un récepteur optoélectri- que intégrateur, comprenant un convertisseur optoélectrique incorporé dans un circuit d'alimentation électrique dans lequel la tension à un point, qui est connecté à une borne du convertisseur, varie en fonction de la luminance, ce point étant connecté à l'entrée d'un amplificateur, dont le signal de sortie constitue le signal de sortie du récepteur et dans lequel on utilise pour l'intégration des capacités inévitables qui sont associées aux composants du récepteur, caractérisé en ce qu'un circuit de réaction contenant des moyens de régulation de tension commandés, par exemple un amplificateur ou un diviseur de tension, est connecté entre la sortie de l'amplificateur et la borne du convertisseur optoélectrique qui est opposée audit point dans le circuit d'alimentation électrique, et les moyens de régulation de tension sont commandés par un transducteur dont le signal de sortie varie sous l'effet de la luminance. On va maintenant décrire 1 'invention en détail en se référant au dessin annexé, sur lequel: la figure I représente un schéma électrique d'un étage d'entrée intégrateur classique;et la figure 2 représente un étage d'entrée inté- grateur perfectionné conformément à l'invention. Dans 1 ' étage d' entrée déjà connu qui est représenté sur la figure 1, un convertisseur optoélectrique D, par exemple une photodiode, et une résistance R ayant une va- leur élevée sont connectés en série dans un circuit d'ali- mentation entre une source de tension V et la masse. L'en- trée d'un amplificateur à haute impédance F1, ayant un gain -A1, est connectée à un point de connexion p entre la photodiode D et la résistance R. 0d et C. sont des capaci- tés qui sont inévitablement associées respectivement à la photodiode D et à l'amplificateur FI,-et ces capacités produisent une intégration. L'amplificateur Fl génère un signal qui constitue le signal de sortie de l'étage. Lorsque la photodiode D reçoit de la lumière L, elle génère un courant proportionnel à la luminance, et ce courant constitue le signal d'entrée électrique de l'étage. La résistance R établit un point de fonctionnement pour la photodiode D. On choisit pour la résistance une valeur aus- si élevée que possible, ce qui donne un bruit thermique faible et une fréquence limite inférieure basse. L'étage présente cependant de mauvaises propriétés dynamiques car, du fait de la faible valeur de la capacité, il se sature aisément sous l'effet de l'intégration. On peut écrire la fonction de transfert de l'étage sous la forme suivante: U1(s) A1 Ht(S).= - I1(s) s(Cd + Ci) + 1/R dans laquelle s désigne la variable de Laplace. L'étage d'entrée perfectionné qui est représenté sur la figure 2 diffère de celui de l'art antérieur par l'utilisation d'un circuit de réaction F2, ayant une fonc- tion de transfert A2, qui est connecté entre l'étage de sortie et la borne de la photodiode D qui est à l'opposé de l'entrée de l'amplificateur Fl. Le circuit F2 est re- présenté sous la forme d'un amplificateur commandé,mais il peut également consister en un diviseur de tension comman- dé. On peut régler le gain de façon continue ou par bonds, et ce gain est commandé par le signal de sortie d'un transducteur G qui est proportionnel à la luminance, le transducteur étant connecté dans le circuit d'alimentation entre la résistance R et la masse. Le transducteur peut également être connecté à d'autres endroits dans l'étage d'entrée, de façon à produire un signal proportionnel à la luminance, par exemple à un autre endroit dans le cir- cuit d'alimentation ou après l'amplificateur Fl. On fait ainsi varier le gain de réaction propor- tionnellement au signal d'entrée optique. La capacité ef- fective de l'intégrateur est ainsi augmentée de Ci + Cd (Ci + Cd) (1 + AI x A2). Ceci vient du fait que, conformé- ment au théorème de Miller, une impédance qui est incorpo- rée dans le circuit de réaction d'un amplificateur est vue- de l'entrée de l'amplificateur comme une impédance 1/(A+1) fois plus grande, en désignant par A le gain en tension changé de signe. Avec la réaction qui est décrite, la capacité effective aux bornes de la photodiode D est considérable- ment augmentée, bien que sa valeur réelle reste inchangée. On peut écrire la fonction de transfert de l'étage amélioré sous la forme: U2(s) Ai H2(s) = - I2(s) s[Ci + Cd (l + Al x A2)] + l/R Pour une luminance faible, A2 est réglé à une valeur négligeable, et la fonction de transfert de l'étage correspond ainsi à son homologue dans un étage classique. Cependant, pour une luminance élevée, on obtient une capa- cité effective notablement supérieure, ce qui augmente considérablement la dynamique de l'étage. D'autre part, les propriétés de réponse en fréquence de l'étage ne sont pas changées dans la gamme de fréquence utilisable. - Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à augmenter la dynamique dans un récepteur optoélectrique intégrateur, comprenant un convertisseur optoélectrique (D), incorporé dans un cir- cuit d'alimentation électrique dans lequel la tension à un point (p), qui est connecté à une borne du convertisseur, varie en fonction de la luminance, ce point étant connecté à l'entrée d'un amplificateur (F1), dont le-signal de sortie constitue le signal de sortie du récepteur, et dans lequel on utilise pour l'intégration des capacités inévitables (Cd, Ci) qui sont associées aux composants (D, Fl) du ré- cepteur, caractérisé en ce qu'un circuit de réaction conte- nant des moyens de régulation de tension commandés (F2), par exemple un amplificateur ou un diviseur de tension, est connecté entre la sortie de l'amplificateur (Fl) et la borne du convertisseur optoélectrique (D) qui est opposée audit point (p) dans le circuit d'alimentation électrique, et les moyens de régulation de tension (F2) sont commandés par un transducteur (G) dont le signal de sortie varie sous l'effet de la luminance. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de régulation de tension (F2) peuvent être commandés de façon continue. 3. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de régulation de tension (F2) peuvent être commandés par bonds.