Фоточувствительный усилитель

Авторы патента:

H03F17 - Усилители, имеющие электролюминесцентный элемент и/или фотоэлемент

ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ , содержащий фотоприемник, усилитель , фильтр и нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повЕлцения псялехоэащнщенности, фильтр выполнен в виде фильтра верхних частот и вклиучен между фотоприемником и усилителем,к выходу которого подключены последовательно соединенные введ енный режекторный фильтр и нагрузка , мезкду точкой соединения которых И входом фильтра верхних частот включен введенный резистор положительной обратной связи. § -Vto to to oo 00 л//: -о

аю ав

СОЮЗ ССВЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУбЛИК к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

3(59 Н 03 F 17 00

Н *8 TGPCNOMV СЗИДЕТЕЛЬСТВМ (21) 3346367/09 (22) 15. 10. 81 (46) 07.06.83е Бюл.. Р 21 (72) В.Б. Поляков, Н.С.Огольцов и A.A.Ñîëîâîâ (53) 621.375.9(088.8)

: (M) 1. Авторское свидетельство СССР

9 620010, кл. Н 03 Р 17/00, 1974 (прототип). (54) (57) ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий фотоприемник, уси литель, фильтр и нагрузку, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повыаения помехоэащищенности, фильтр выполнен в виде фильтра верхних частот и включен между фотоприемником и усилителем,к выходу которого подключены последовательно соединенные введенный режекторный фильтр.и нагрузка, между точкой соединения ко» торых и входом фильтра верхних частот включен введенный резистор положительной обратной связи.

1eak

1Я .М

Об

1022288

Изобретение относится к радиотехнике и может .быть использовано для приема оптического излучения в системах связи, локации, сигнализации и управления.

Известен фоточувствительный усилитель, содержащий фотоприемник, усилитель, фильтр и нагрузку(1) .

Однако известный фоточувствительный усилитель обладает недостаточно высокой помехозацищенностью. а

° Цель изобретения вЂ” повышение помехозациценности.

Поставленная цель достигается тем, что в фоточувствительном усилителе, содержащем фотоприемник, 15 усилитель, фильтр и нагрузку, фильтр выполнен в виде фильтра верхних частот и включен между фотоприемником и .усилителем, к выходу которого подключены последовательно соединенные введенный режекторный фильтр и нагрузка, между точкой соединения которых и входом фильтра верхних частот включен введенный резистор; положительной обратной связи ° на чертеже представлена структур-, ная электрическая схема фоточувстви-. тельного усилителя.

Фоточувствительный усилитель:содержит фотоприемник 1, один из электродов которого подключен к источнику смещения 2„ фильтр верхних частот (ФВЧ) 3, усилитель 4, режекторный фильтр 5, нагрузку 6 и резистор 7 положительной обратной связи.

Фоточувствительный усилитель ра- 35 ботает следующим образом.

Поток оптического излучения, падаюций на светочувствительную площадку фотоприемника 1, вызывает протекание в его..цепи тока пропорцио- 4р нального интенсивности падающего света. Для расширения динамического диа.пазона фотоприемника 1 на него подается постоянное напряжение от источника смещения 2. Изменение интенсив- 45 ности падающего на фотоприемник света вызывает соответствующее изменение величины фототока, которое в свою очередь, приводит к появлению переменной составляющей напряжения на нагрузке фотоприемника 1, состоящей из последовательно включенных сопротивления резистора 7 и выходного сопротивления фоточувствительного усилителя 4. Составляющая спектра этого на-, пряжения, попадающая в полосу про- пускания фильтра верхних частот 3, роль которого выполняют, как правило, входная разделительная RC цепь усилителя, поступает на вход усилителя 4, имеющего коэффициент передачи, близкий 60 к единице, в качестве которого может быть использован, например, операци-, онный усилитель, охваченный 100%-ной. отрицательной обратной связью по напряжению. Сигнал с выхода усилителя 4 6» через режекторный фильтр 5 поступает на выход фоточувствительного усилителя. В случае воздействия на устройство фоновой помехи с модуляцией, сосредоточенной по спектру, режекторный фильтр 5 может представлять собой, например, параллельный колебательный контур, настроенный на частоту помехи.

Нагрузкой 6 фотоприемного устройства является резистор. С.выхода фотоприемного устройства через резистор 7 выходной сигнал поступает в цепь фотоприемника 1, замыкая тем самым цепь положительной обратной связи для спектральных составляющих фототока фотоприемника 1, попадающих в полосу пропускания последовательно включенных фильтра верхних частот 3 и режекторного фильтра 5.

Повышение помехозащищенности при сохранении высокой чувствительности к полезному сигналу достигается за счет уменьшения сопротивления нагрузки фотоприемника, с целью расширения динамического диапазона фотоприемника до величины, когда на выходе устройства отсутствует мультипликативная помеха, и за счет применения частотно-зависимой положительной обратной связи. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ ) петли положительной обратной связи формируется таким образом, чтобы частота полезного сигнала попадала в полосу пропускания последовательно включенных режекторного фильтра 5 и ФВЧ 3, а помеха подавлялась. Применение положительной обратной связи приводит к росту напряжения полезного сигнала на нагрузке фотоприемника, что эквивалентно повышению сопротивления нагрузки фотоприемника. При этом эквивалентное сопротивление нагрузки фотоприемника из описывается выражением

4-К (е) где Ш вЂ” частота модуляции интенсивности принимаемого излучения, К - сопротивление резистора 7 устройства ;

К (щ)с4- частотно-зависимый коэф ч фициент передачи петли положительной обратной связи.

Так как в петле положительной обратной связи используется усилитель 4 с коэффициентом передачи меньшим единицы, а фильтры реализованы на основе пассивных элементов, коэффициент передачи петли положительной обратной связи К> не может быть большим единицы. Это делает устройство ус- 1022288

Составитель Н.Дубровская

Техред A.Âàáèaeö Корректор Г.Решетник

Редактор Н.Стащишина

Заказ 4063/48 Тираж 936 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д; 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная. 4 тойчивым и дает воэможность реализовать сколь угодно сложную АЧХ петли положительной обратной связи в соответствии со спектрами модуляции сигнала и фоновой помехи. Степень подавления помехи Ч „ определяемая как отношение чувствительности устройства к полезному сигналу и чувствитель.ности устройства к фоновой помехе, приближенно описывается выражением: где К - коэффициент передачи петли положительной обратной связи «5 на частотах полезного сигналаз

Таким образом, в предлагаемом устройстве реализуется частотно-зависимая,положительная обратная связь с 2О выхода фоточувствительного усилителя в.цепь нагрузки фотоприемника. Для спектральных составляющих фототока. вызванных помехой; не попадающих в полосу действия положительной обра™25 ной связи, эквивалентное сопротив ление нагрузки фотоприемника мало и состоит as последовательно вклщченного сопротивления резистора 7 и выходного сопротивления фоточувствительного усилителя. Величина сопро- ЗО тивлений выбирается иэ условия отсутствия мультипликативной помехи на выходе устройства. Для спектральных составляющих фототока полезного сигнала, попадающих в полосу действия положительной обратной связи. эквивалентное сопротивление нагрузки фотоприемника возрастает пропорционально глубине положительной обратной связи. Этим обеспечивается повнаение чувствительности устройства к полезному сигналу. Так как коэффициент передачи петли положительной обратной связи в устройстве менее единицы, можно релизовать сколь угодно Сложную АЧХ цепи положительной обратной связи, осуществив тем . саыым эффективное подавление практически любой фоновой помехи, при сохранении высокой чувствительности фоточувствительного усилителя к полезному сигналу.

Испытания фоточувствительного усилителя показали, что в случае фотоприема-полезного сигнала при наличии. модулированной Фоновой помехи, например, сосредоточенной по спектру от источников искусственного освещения, включенных в сеть переменного тока, предлагаемое устройства обеспечивает-в 100 раз лучшую помехозащищенность при сохранении высокой чувствительности к полезному сигналу. При этом мультипликатнвная помеха на выходе устройства практически отсутствует..