Оптоэлектронный усилитель

 

Изобретение может использоваться в линейных системах передачи информации и обеспечивает расширение динамического диапазона и стабилизацию передаточной х-ки путем плавного малоинерционного изменения по эл. каналу глубины отриц. оптической ОС, охватывающей усилитель. Сигнал от источника 8 входных сигналов проходит через резистор 7 и усилитель тока (УТ) 6 и возбуждает светодиод 1. Под воздействием излучения светодиода 1 фотодиоды 2,3,смещенные в обратном направлении соотв, источниками 4,5 постоянного напряжения, генерируют токи.Ток i фотодиода 2 через УТ 10 проходит на выход,а определенная доля тока фотодиода 3 поступает в цепь отриц. ОС, т.е. через УТ 12 на УТ 6. Диоды Шотки 13,14,источник 15 постоянного напряжения и источник 16 сигналов управления образуют управляемый переключатель фототока зависимости от разности потенциалов источников 15,16 изменяется доля тока , поступающего в цепь отриц. ОС. Введены УТ 12, источники 15,16 и диоды Шотки 13,14. 1 ил. (Л с со оо to СП П

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„1332517 А1

1511 4 Н 03 F 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ВС антк} П 3 Я Ф

1 1Ч

1Ч!

П ii, iii i - "l,у сН ЯНпТЕ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3880 185/24-09 (22) 01.04.85 (46) 23 ° 08.87. Бюл. И 3 1 (71) Московский полиграфический институт (72) А.С.Сидоров (53) 621.375.9(088.8) (56) Гейг С., Эванс Д., Ходапп M., Соренсен Х. Применение оптоэлектронных приборов: Пер. с англ. — Y..: Радио и связь, 1981, с. 144, рис. 3.41.

Носов Ю.P., Сидоров А.С. Оптроны и их применение. — М.: Радио и связь

198 1, c. .211, рис. 5.6. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение может использоваться в линейных системах передачи информации и обеспечивает расширение динамического диапазона и стабилизацию передаточной х-ки путем плавного малоинерционного изменения по зл. каналу глубины отриц. оптической ОС, охватывающей усилитель. Сигнал от источника 8 входных сигналов проходит через резистор 7 и усилитель тока (УТ) 6 и возбуждает светодиод 1. Под воздействием излучения светодиода

1 фотодиоды 2,3,смещенные в обратном направлении соотв, источниками 4,5 постоянного напряжения, генерируют токи.Ток i, фотодиода 2 через

УТ 10 проходит на выход,а определенная доля тока i фотодиода 3 поступает в цепь отриц. ОС, т.е. через

УТ 12 на УТ 6. Диоды Шотки 13, 14,источник 15 постоянного напряжения и источник 16 сигналов управления образуют управляемый переключатель фототока i ф . В зависимости от разности потейциалов источников 15, 16 изменяется доля тока д, поступающего в цепь отриц. ОС. Введены УТ

12, источники 15, 16 и диоды Шотки

13, 14. 1 ил.

13325

25 соединен с шиной 9 нулевого потенциа- 30 ла, второй усилитель 10 тока, вход

55

Изобретение относится к области аналоговой оптоэлектронной техники и может быть использовано в линейных системах передачи информации,развязывающих усилителях, оптоэлектронных трансформаторах, бесконтактных датчиках процессов и объектов.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона и стабилизация передаточной характеристики путем плавного, малоинерционного изменения по электрическому каналу глубины отрицательной оптической обратной связи, охватывающей усилитель.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя.

Оптоэлектронный усилитель содержит светодиод 1, оптически связанный с первым фотодиодом 2 и с вторым фотодиодом 3, катод фотодиода 2 соединен с перным источником 4 постоянного напряжения, анод фотодиода 3 соединен с вторым источником 5 постоянного напряжения, первый усилитель 6 тока, неинвертирующий вход которого через резистор 7 соединен с источником 8 входных сигналов, а выход с анодом светодиода 1, катод которого которого соединен с анодом фотодиода

2, а выход — с выходом 11 устройства.

В устройство внедены третий усилитель 12 тока, перный 13 и второй 14 диоды Шотки,анод диода Шотки 13 соединен с неинвертирующим входом усилителя 12 тока, инвертирующий вход которого соединен с третьим источником 15 постоянного напряжения, анод диода Шотки 14 соединен с источником

16 сигналов управления, катоды диодов Шотки 13 и 14 соединены с катодом фотодиода 3. Один из входов усилителя 10 тока может быть соединен с шиной 17 нулевого потенциала, электрически не связанной с шиной 9.

Оптоэлектронный усилитель работает следующим образом., Источники 8 входных сигналов создает по цепи с резистором 7 ток поступающий во входную цепь усилителя 6 тока, н выходной цепи последнего 6 возникает ток i „, возбуждающий светодиод 1. Фотодиод 2, смещенный н обратном направлении источником 4 постоянного напряжения,при воздействии оптического сигнала,излучаемого светодиодом 1, генерирует

))

1О

17 2 фототок г „, поступающий во нходную цепь усилителя 10 тока, который формирует на выходе 11 ныходной сигнал устройства.

Фотодиод 3, смещенный н обратном направлении источником 5 постоянного напряжения,при воздействиии оптического сигнала, излучаемого светодиодом 1, генерирует фототок г, который влияет на уровень сигнала тока отрицательной обратной связи.

Особенностью устройства является то, что сигнал обратной связи i „ не равен, а пропорционален фототоку

i г,с = g Ki < Здесь коэффициент

/i > определяет долю фототока

Ф которая ответвляется н цепь с диодом 13, а следовательно, и во входную цепь усилителя 12, коэффициент 1. Отношение К = 1 i)1 являются коэффициентом усиления по току усилителя 12, коэффициент К ) 1.

Диоды Шотки 13 и 14, источник 15 постоянного напряжения и источник 16 сигналов упранления действуют н сочетании как управляемый переключатель фототока i<< В зависимости от разности выходных потенциалов источников

15 и 16 фототок г, перераспределяется между диодами 13 и 14.Тем самым достигается возможность плавной регулировки коэффициента в диапазоне Π— 1.

При достаточно глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель 6 фототок i = (К; /(Kk; ) i „)

Ф1

1 2 где k и k — коэффициенты пере1 ) 1 дачи тока соответственно по каналам с фотодиодами 2 и 3. Линейная передача сигналов входного тока обеспечивается в широком динамическом диапазоне, если коэффициенты 1 ; и 1 за 1 г висят от тока i < одинаково или подобно.Однако коэффициенты

) имеют, как правило, значительный технологический разброс и не могут перестраиваться в строг о определенных и широких пределах.

В предлагаемом устройстве произве- дение ) К удается регулиронать в значительном диапазоне от 0 до К м

)) 1, поэтому принципиально несложно обеспечить режим повторения (при

= тК1; ) или режим усиления (при

k; / К1 ; ) 1) входного тока даже при значительном технологическом разбросе коэффициентов k. u k

11 1

1332517

Оптоэлектронный усилитель, содержащий светодиод, оптически связанный с первым и вторым фотодиодами,катод первого фотодиода и анод второго фотодиода соединены соответственно с первым и вторым источниками постоянного напряжения, первый усилитель тока, неинвертирующий вход которого соединен с одним выводом резистора, другой .вывод которого является вхоСоставитель Н.Дубровская

Техред И.Попович

Редактор Е.Папп

Корректор А.Тяско

Заказ 3847/54 Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Возможна и динамическая (или импульсная) перестройка передаточной характеристики оптоэлектронного усилителя по электрическому каналу. Пере5 ключатепь фототока g в канале от1 рицательной обратной связи построен на малоинерционных диодах Шотки 13 и 14, способных переключаться эа доли наносекунды. Поэтому при воздей- 10 ствии импульсного сигнала от источника 16 глубина отрицательной оптической обратной связи, охватывающей усилитель 6 тока, а следовательно, коэффициент усиления по току устрой- 15 ства в целом изменяются весьма быстро в строго определенном диапазоне, Таким образом, введение новых элементов — усилителя 12 тока, диодов

Шотки 13 и 14, источника 15 постоянного напряжения, источника 16 сигна-. лов управления обеспечивает плавное, малоинерционное изменение по элек25 трическому каналу глубины отрицатель1ной оптической обратной связи,охватывающей усилитель 6 тока, что гарантирует расширение динамического диапазона и стабилизацию передаточной характеристики оптоэлектронного усилителя даже при значительном технологическом разбросе коэффициентов и k передачи тока в опти 1, Ig ческих каналах с фотодиодами 2 и 3.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я дом оптоэлектронного усилителя,а выход — с анодом светодиода, катод которого соединен с общей шиной, второй усилитель тока, вход которого соединен с анодом первого фотодиода, а выход — с выходом усилителя, о тл и ч а ю шийся тем,что, с целью расширения динамического диапазона и стабилизации передаточной характеристики, введены третий усилитель тока третий источник постоянного напряжения, источник сигнала управления, первый и второй диоды

ILoTKH анод первого диода Шотки соединен с неинвертирующим входом третьего усилителя тока, инвертирующий вход которого соединен с третьим источником постоянного напряжения, анод второго диода Шотки соединен с источником сигналов управления, катоды диодов Шотки объединены и соединены с катодом второго фотодиода.