Фотоприемное устройство

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - повышение точности и (увствительности. Устр-во содержит фотодиод 1, операционные усилители (ОУ) 2-4, транзисторы 5-8, конденсаторы 9 и 10 и двух пехлюсник 11 обратной связи. Фототок фотодиода 1, протекая через депь отрицательной обратной связи ОУ 3 формирует на выходе ОУ 3 напряжение Uj, при котором коллекторный ток ;транзистора 6, протекая через цепь отрицательной обратной связи ОУ 4, формирует на выходе ОУ 4 напряжение U,, которое является напряжением смещения змиттерного перехода транзистора 8. С учетом коллекторного тока транзистора 8 на входе ОУ 2 действует ток, который при выборе параметра двухполюсника 11 обеспе1|ивает максимальное выходное напряжение ОУ 2. Цель достигается введением ОУ 4, транзисторов 5-8 и конденсаторов 9 и 10. 1 ия. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (46) 23.06.91. Бюл. Р 23 (21) 4115159/09 (22) 30.06 ° 86 (71) E.H.×åðíîâ (72) E.È.×åðíoâ (53) 621.375.024(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1120486,кл.й 03 F 17/00, 1984 ° (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретенйе относится к радиотехнике. Цель изобретения — повыше-. ние точности и Чувствительности. . Устр-во содержит фотодиод 1, операци-. онные усилители (ОУ) 2-4, транзисторы 5-8, конденсаторы 9 и 10 и двух полюсник 11 обратной связи. Фото„.ЯО„„13841 1 (51) 5 Н 03 F 17/00 ток фотодиода 1, протекая через цепь отрицательной обратной связи ОУ 3 формирует на выходе ОУ 3 напряже ние U<, при котором коллекторный ток транзистора 6, протекая через цепь отрицательной обратной связи ОУ 4, формирует на выходе ОУ 4 напряжение U,, которое является напряаением смещения эмиттерного перехода транэисто ра 8. С учетом коллекторного тока транзистора 8 на входе ОУ 2 действует ток, который при выборе параметра двухполюсника 11 обеспечивает максимальное выходное напряжение ОУ 2.

Цель достигается введением. ОУ 4, .транзисторов 5-8 и конденсаторов 9 и 10. 1 ил.

1384171 ч+ <с н Чт (35

V = ц,ы(- — — — — — — ). — 1 1 ° 4 я Q l

» (1) г<е .Ф (дФ, + 1 ю

40 гдето — температурный потенциал перт1 вого транзистора 5, 8 — интегральная чувствительность фотодиода 1, Р— световой поток фона, % 15

К, — коэффициент передачи тока эмиттера первого транзистора 5 в схеме с общей базой,.

1„, — обратный ток эмиттерного р-п перехода первого транзис50 тора 5;

0 — скважность последовательности световых импульсов,, - амплитуда световых импульсов.

Коллекторный ток д второго транзистора 6 при этом оказывается равным

at Iq e

Цель изобретения - повышение точности и чувствительности.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема пр длагае- 10 мого фотоприемного устройства.

Фотоприемное устройство содержит фотодиод 1, первый, второй и третий операционные усилители 2-4, первый, второй, третий и четвертый транэис- 15 торы 5-8, первый и второй конденсаторы 9 и 10 и двухполюсник обратной связи 11.

Фотоприемное устройство работает следующим образом. 20

Фототок фотодиода 1,протекая через цепь отрицательной обратной связи второго операционного усилителя 3, состоящей иэ первого транзистора 5 и первого конденсатора 9, формирует 25 на выходе второго операционного уси.лителя 3 напряжение U, .Емкость первого конденсатора 9 выбирается такой, чтобы постоянная времени цепи обратной. связи второго операционного усили-30 теля 3 была много больше длительности измеряемых световых импульсов. С учетом этого напряжения U, оказывается равным где at. - коэффициент передачи тока эмнттера второго транзистора 6 в схеме с общей базой, I — обратный ток эмиттерного н р-и перехода второго транзистора 6, Ц/ — температурный потенциал второго транзистора 6..

Ток i, протекая через цепь отрицательной обратной связи третьего операционного усилителя 4, состоящей иэ третьего транзистора 7 и второго конденсатора- 10, формирует на выходе третьего операционного усилителя 4 напряжение Uz равное

t/,= -(F, 1» t (1,ФШ,1„,)/g% 1„1, (3) гдето — температурный потенциал трет тьего транзистора 7, I — обратный ток эмиттерного р-и

И перехода третьего транзисто- . ра 7, oL - коэффициент передачи тока

Ъ эмиттера третьего транзистора

7 в схеме с общей базой.

Выходное напряжение третьего операционного усилителя 4 является на« пряжением смещения эмиттерного перехода четвертого транзистора 8.

С учетом коллекторного тока этого транзистора.ток на входе первого операционного усилителя 2 оказывается равным

1 =84с+К р -at4Igq ехр(Б /Ч„)+ at g Iggf4) где К вЂ” коэффициент передачи тока

4 эмиттера четвертого транзистора 8 в схеме с общей базой;

I> - обратный ток эмиттерного р-п перехода четвертого транзистора 8", Е „ — температурный потенциал четвертого транзистора 8.

Если предположить, что первый и второй транзисторы 5,6 выполнены по интегральной технологии на единой подложке и по этой причине имеют близкие характеристики, что третий и четвертый транзисторы 7,8 выполнены аналогичным образом, то с учетом соотношений (1), (2), (3) и (4), можно получить

tlq

»»- а -»А (1+к » /(ggq,"»,t», )J.(g)

Для случаев, когда сигнальный фототок фотодиода g У, » Т», а также, когда скважность Q w 1, вторым членом в правой части выражения (5) можно

1384171 пренебречь, т.е. погрешность в устройстве из-за светового фона оказывается полностью скомпенсированной.

Кроме того, параметры двухполюсника обратной связи 11 определяются только фототоком полезного сигнала,,например, сопротивление R резистивного двухполюсника обратной связи 11 определяется соотношением !О

11меке .Ь @с э где 0„1,„ — максимальное выходное напряжение первого операционного усилителя 2.

Следовательно предложенно% фотоприемное устройство обеспечивает повышенную чувствительностй и точность по сравнению с устройством-прототи- 2О пом.

Формула и э о б р е т е н и я

Фотоприемное устройство, содержа- 25 щее фотодиод, первый и второй операционные усилители, при этом неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с общей шиной, инвертирующий вход первого ЗО операционного усилителя соединен с катодом фотодиода,между выходом и инвертирующпм входом первого операционного усилителя включен двухполюсник обратной связи, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, в него введены третий операционный уси" литель, первый и второй транзисторы одной структуры, третий и четвертый транзисторы противоположной структуры, а также первый и второй кон денсаторы, причем коллекторы первого и второго транзисторов соединены с инвертирующими входами соответственно второго и третьего операционных усилителей, коллекторы третьего и четвертого транзисторов — с инвертирующими входами соответственно третьего и первого операционных усилителей, эмиттеры первого и второго транзисторов подключены к выходу вто- . рого операционного усилителя, эмиттеры третьего и четвертого транзисторов — к выходу третьего операционного усилителя, между коллектором и эмиттером первого и третьего транзисторов включены соответственно первый и второй конденсаторы, базы первого, второго, третьего и четвертого транзисторов, а также неинвертирующий . вход третьего операционного усилителя присоединены к общей шине.