Прибор для измерения экспозиции

 

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ СНИХ

РЕСПУВЛИН (l9) (111 (5I)4 G 03 В 7/081 теля.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ (21) 3733428/24-10 (22) 30.03.84 (46) 07.02.86. Бюл. 9 5 (72) А.В. Чурбаков и И.Я. Милованов (53) 771.36(088.8) (56) Патент C(IIA Р 4180310, кл. 35424, 1979.

Патент США Р 4141633, кл, 354-24, 1979. (54)(57) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭКСПОЗИЦИИ„ содержащий резистор ввода, индикатор и фотодиод, один вывод которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя и с коллектором первого транзистора, база которого соединена с выходом и с инвертирующим входом дифференциального усилителя, а также с базой второго транзистора, эмиттер которого через резистор соединен с общей шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона, в него введены два дополнительных дифференциальных усилителя, два дополнительных транзистора, пять резисторов и резистивный делитель, причем неинвертирующий вход первого дополнительного дифференциального усилителя соединен с выходом основного дифференциального усилителя, выход первого дополнительного дифференциального усилителя соединен через первый резистор с эмиттером второго транзистора, коллектор которого соединен с инвертирующим входом первого дополнительного дифференциального усилителя и через второй резистор соединен с выходом второго дополни." тельного дифференциального усилителя, с одним входом резистивного делителя и с одним выводом резистора ввода, другой вывод которого соединен с эмиттером первого основного транзистора и с одним выводом третьего резистора другой вывод которого соединен с общей шиной источника питания, с эмиттером первого дополнительного транзистора и с другим входом резистивного делителя, выход которого соединен с эмиттером второго дополнительного транзистора, база которого соединена с базой и коллектором первого дополнительного транзистора, с одним выводом четвертого резистора и с неинвертирующим входом второго дополнительного дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с коллектором второго дополнительного транзистора и с одним выводом четвертого резистора и с шиной источника питания и выходом первого дополнительного дифференциального усилителя, а другой вывод фотодиода соединен с инвертирующим входом основного дифференциального усили121О121

Изобретение относится к кинофототехнике, а именно к приборам для измерения экспозиции, и может быть использовано для построения экспонометрических систем в высококлассных фотоаппаратах, Цель изобретения — повышение точности и расширение динамического диапазона.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство содержит резистор 1 ввода, индикатор 2 и фотодиод 3, один вывод которого соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя 4 и с коллектором первого транзистора 5, база которого соединена с выходом и с инвертирующим входом дифференциального усилителя 4, а также с базой второго транзистора б, эмиттер которого через резистор 7 соединен с общей шиной источника 8 питания, два дополнительных дифференциальных усилителя 9 и 10, два дополнительных транзистора 11 и 12, пять резисторов 13-17 и резистивный делитель 18. Неинвертирующий вход первого дополнительного дифференциального усилителя 9 соединен с выходом основного дифференциального усилителя 4, выход соединен через первый резистор 17 с эмиттером второго транзистора 6, коллектор которого соединен с инвертирующим входом первого дополнительного дифференциального усилителя 9 и через второй резистор 16 соединен с выходом второго дополнительного дифференциального усилителя 10, с. одним входом резистивного делителя 18 и с одним выводом резистора 1 ввоца. другой вывод которого соединен с эмиттером первого транзистора 5 и с одним выводом третьего резистора 15, другой вывод кеторого со:единен с общей шиной источника 8 питания, с эмиттером первого дополнительного транзистора 11 и с другим входом резистивного делителя 18, выход которого соединен с эмиттером второго дополнительного транзистора 12, база которого соединена с базой и коллектором первого дополнительного транзистора 12 и с одним выводом пятого резистора 14, другой вывод которого соединен с другим выводом четвертого

Uio — Ни (2) б

I де 1 ; + U1O — выходные напряжения соответственно дифференциальных усилителей 4 и 10.

Известно,, что разность падений напряжения на эмиттерных переходах цвух транзисторов равна .Г Т1 ъ КЙ вЂ” — > (3)

g постоянная Ьольцмана; температура, К, элементарный заряд, причем k Т/q = .1» — температурный потенциал; коллекторные токи двух транзисторов, !,U

rpe к—

Т—

Т и1

В данной схеме потенциал эмиттера транзистора 5 при условии, что ток через резистор 1 ввода значительно превышает ток фотодиода 3 (это нетрудно выполнить, так KBK в

-11 -б фотоаппарате 1 = 10 — 10 А), 9 равен

В, (4)

Б результате для транзисторов 5

50 и 6 можно записать

1 ()) — U + (.1 Eyt =- р

15 т (5) где U u U. — падения напряжения на соответствующих резисторах 15

55 и 7, равные потенциалам эмиттеров транзисторов соответственно S и 6;

I — коллекторный ток транзис. 6 тора 6. резистора 13 и с шиной источника 8 питания, индикатор 2 включен между общей шиной источника 8 пита" ния и выходом первого дополнительного дифференциального усилителя 9, а. другой вывод фотодиода 3 соединен с инвертирующим входом основного диф ференциального усилителя 4.

Устройство работает следующим

10 образом.

Ток Т фотодиода 3 за исключением пренебрежимо малого входного тока дифференциального усилителя 4 течет в коллектор транзис" îðà 5,,При этом

15 Т. = ф ° H,, 1) где 9 — световой поток;

И - интегральная чувствительность

В коллектор же транзистора 6 течет ток

12lOI2I (91 мыкания °

Для транзисторов ll и 12 можно записать

Б!0 = . qт gn —" т, (6)

1Я где k — коэффициент деления резис- тинного делителя 18;

I« и Х вЂ” коллекторные токи транзисторов 11 и 12 соответственно. Выражение (6) выполняется строго при условии, что ток I значительно меньше тока через резистивный делитель 18, что несложно обеспечить за счет выбора I = 10-30 мкА

При этом можно заметить, что

U 4м = р в где U — падение напряжения на резисторах 13 и 14„ так как напряжение смещения между входами дифференциального усилителя IO по сравнению с ним пренебрежимо мало, Подставив равенства (7) в равенство (6), получают

U, = k q Ггг ——

R, гв г (8) т.е. это напряжение не зависит от напряжения питания.

Выбирая коллекторный ток транзистора 6 значительно меньше тока через резистор 17, получают, что

=v ° (!+ — )

Rn вы R г таким образом

П =(I+ ")q (" °

Вык г 1 (5

«Е " и +р„ ) (10)

R 13 г6

Если в качестве индикатора 2 использовать гальванометр с медной катушкой, обладающей температурным коэффициентом сопротивления близким к cf, то зависимость показаний гальванометра от температуры практически исключается . За счет подбора сопротивления резистора 17 получают требуемый наклон выходной логарифмической характеристики экспонометрического прибора. Выбирая сопротивления резистора 1 значитель5 !

О !

3S

4S но больше, чем сопротивление резистора 15, что легко сделать, так как падение напряжения на реэисторе 15 лежит в пределах 100-200 мВ, а на резисторе 1 более 1 В, обеспечивают воэможность ввода нескольких экспозиционных параметров одновременно путем выполнения резистора ввода в виде ряда одинаковых резисторов, подключаемых параллельно с помощью соответствующих переключателей ввода экспозиционных параметров.

В предлагаемом устройстве обеспечивается частичная термокомпенсация интегральной чувствительности фотодиода, так как ток I с изменением температуры также изменяется за счет изменения разности напряжений U -U<, компенсируя изменения S от температуры, Изобретение позволяет повысить точность измерения экспозиции до

+0,1 ступени в диапазоне освещенФ э нсстей от 10 до 10 лк эа счет исключения дестабилизирующего влияния темнового тока фотодиода 3 и дрейфа потенциалов эмиттеров двух транзисторов 5 и 6 и эа счет повью" шения температурной стабильности, так как в предлагаемом устройстве ввод экспозиционных параметров осуществляется путем регулирования потенциала эмиттера одного транзистора (а не двух) без применения повторителей напряжения, вносящих ошиб" ку. Кроме того, регулирующий потенциал и разность напряжений на эмиттерных переходах двух транзисторов 5 и 6, пропорциональная логарифму светового потока, имеют идентичную температурную зависимость <

Влияние термозависимого темнового тока фотодиода 3 снижено до минимума за счет включения следящей обратной связи через дифференциальный усилитель 4, обеспечивающий во всех случаях фотодиоду режим короткого за1210l2I

Составитель В. Верютин

Редактор Н. Бобкова Техред 3.Палии Корректор А

А. Обручар

Заказ 516/54 Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 г

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4