Усилитель фототока
Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - уменьшение дрейфа напряжения ошибки. Усилитель фототока содержит фотодиод 1, операционные усилители (ОУ) 2 и 7 резисторы 3 и 8, дифференциальный .усилитель (ДУ)4, нагревательный элемент 5, источник 6 опорного напряже-} , ния и сумматор 9, Световой поток, падающий на фотодиод 1, инициируют в нем фототок, который для ОУ 2 является вытекающим, а для -ОУ 7 - втекаю- i щим. На выходе ОУ 2 появляется напряжение сигнала положительной полярности , а на выходе ОУ 7 - отрицатель-, ной полярности. Эти сигналы поступают на сумматор 9, который вырабатывает сигнал рассогласования для системы термостабилизации ускпителя фототока , содержащей ДУ 4, на-гревательный элемент 5 и источник 6. При этом система термостабилизации обхвачена отрицательной обратной связью по тепловому потоку. Цель достигается за счет более высокого подавления температурных дрейфов. I ил. а iS
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИ).(4 О1 (19) (1!) (51) 5 Н 03 F 7/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ДВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
3ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (46) 28,02.91. Бюл. Р 8 (2l) 4248284/09 (22) 25,05.87 (72) R.È. Чернов (53) 621.375.024(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ., Н 1120486, кл. Н 03 F 17/00, !982.
Авторское свидетельство СССР
1! 1229591, кл. G О 1 J 1/44, 1984, (54) УСИЛИТЕЛЬ ФОТОТОКА (57) Изобретение QTHocHTcH к усилительной технике, Цель изобретения— .уменьшение дрейфа напряжения ошибки, Усилитель фототока соде!)жит фотодиод
I, операционные усилители (ОУ) 2 и
7, резисторы 3 и 8, дифференциальный .усилитель (ДУ)4, нагревательный элемент 5, источник 6 опорного .напряже
2, ния и сумматор 9. Световой поток, падающий на фотодиод 1, инициируют в нем фототок, который для ОУ 2 является вытекающим, а для .ОУ 7 — втекаю-( щим, На выходе ОУ 2 появляется напряжение сигнала положительной полярности, а на выходе ОУ 7 " отрицатель-. ной полярности. Эти сигналы поступают на сумматор 9, который вырабатывает сигнал рассогласования для системы термостабилизации усилителя фототока, содержащей ДУ 4, нагревательный элемент 5 и источник б, При этом система термостабилизации обхвачена отрицательной обратной связью по тепловому потоку, Цель достигается за счет более высокого подавления температурных дрейфов, ил, 1510684
И I<>0>1)(. we ø!е Отпоситс 11 к Ус ипип ел 1,-
II<)11 теxrrrlK< . и может бьlть и(польз<)па—
1!() в ф() торе Г11с тр1)ру)ощей я11! I ярат уре
Цел ь и з <>б> р е те н)!я — уме и ьше ние дрейфа напряже)!ия ошибки.
На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя фототока, Усилитель фототока содержит фого- 10 диод 1, первый aneparlHO»!fr !II усилитель (ОУ) 2, первый резистор 3> диффереьп!иальный усилитель 4, нагревательный элемент 5, источник 6 опорного напря)<(е!и!я, второй опе!нный усили- 15 тель 7, второй резистор 8 и сумматор 9.Усилитель фототока работает следуг()rIfIrv образом.
Световой поток, пада)ощи)! на фотодиод 1, инициируют н нем фототок, ко- 20 торый для первого опер IIIHolf riot усилителя 2 является нытека<ощим, а для, второго операционного усилителя 7 втекающим. На ныходе первого опера25 ци()нного усилителя 2 появляется напряжегп!е сигнала положительной поляр- . )!Ости, а на выходе второго операциОнного усилителя 7 — отрицательной полярцости. Поскольку в сбалансированном
ОУ смещение на 1)r lxoile определяется только температурным дрейфом напряжения
c H e !If e If H sI H 13 х Од ! ы х тОкОВ, т О В ьlх Одные напряже!!ия первого и второго ОУ
2, 7 Ок а зываютс я равными
R R de см<
U =- -i R+(1+ — + - ) — 5Т- (-«ф К(, dT
ЙТ dT (1) u =i R+(1+ †+ — )
R, R dec><>y R ат-(--< 40
R dT r, от >т (2) где 1 y — фототок фотодиода 1 дТ вЂ” разность температуры стаáи- 4 лизации и температуры, при которой производится балансировка первого и второго ОУ 2, 7;
R — сопротивление резисторов 3 и 8 — динамическое сопротивление фо50 тодиода 1;
R, — входное сот!ротинление перногГ> и второго ОУ 2, 7;
«< > 55 и второго ОУ 2, 1; <1i /Г1 (— крутизна температурного дрейфа вход ьэго тока смещения первого и втс>рого OY 2, 7, Выходно» If,)пряжоние усилителя фГ) ТГ)Т<)К!! П PI! ЭТОМ P 2R К <1<) t,ñì„ Ц =U -11 =-2i. R+1(1+ — + ) )- — ™)< I!4< >() т <> (. «- p сЧ I ice †- -;™- — — крутизна температурного dT дрейфа разности напряжений смещения крутизна температурd( dT ного дрейфа разности нходных токов смещения первого и второго операционных усилителей 2, 7, Поскольку температурным дрейфом сумматора 9 можно пренебречь (сумматор 9 может быть ныл!Олнен на основе прецизионного термостабильного ОУ, расположенного н зоне термостабилизации), то его выходное напряжение можно эапио(зть следующим образс)м: I> =2K((I+ — + — ) >< > "),>т,: 3 ! (4) где 1(— коэффициент передачи сумматора 9; Ое с<> dl см и —, — средние значения (рутизны температурного дрейфа напряжения смещения и входного тока смещения первого и второго ОУ 2, 7, Выходной сигнал сумматора 9 является сигналом рассогласования для системы T pрмостабили з ации усилителя фототока, содержащей дифференциальный усилитель 4, источник 6 опорного напряжения и нагревательный элемент 5, Система термостабилизации обхвачена отрицательной обратной связью по тепловому потоку. При этом на выходе сумматора 9 с высокой точнос- . тью поддерживается напряжение, равное напряжению источника 6. Напряжение Е источника 6 выбирается при настройке усилителя фототока равным напряжению на выходе сумматора 9 в режиме с разомкнутой обратной связью по тепловому потоку (при рабочей температуре).01lðåäåëèâ Т из ны, ажений (4) и (5) и подставив его в выражени (3) получим г и R <1{В с„,7 с<(<) см7 Ит .!т " ь 1J,„=-71,> A> —— 61<) <> с1 с и <> см ° Kk.((f+ +. + ) r R,1т (67 Второе слагаемое в выражении (6) представляет собой некоторое постоянI 5 1 01> 84 6 г 1>ход — < кот(>д(>м <1><>Tnftffr>1t f > з зоре 11е pt\f>IЙ ре эис то1з с и> lх одОм пер ззо ГО <>перлциогизого ус«литгля, являюинзмся первым выходом усилителя фототокл, ист<>чник оп(>рного напряжения подклк>чен к ftr рнс>му входу дифференциальног<> усилителя, выход которого Соединен г упрлнляющим входом нлгренательного элемгнтл, имеющего тепловую связь с первым оперлци<>иным. усилителем, о т и и ч л ю щ и A с я тем, что, с целью умен>.шгlltf R дрейфа напряжения ошибки, н If(.l<> введены второй операционный усилитель> имеющий тепловую сня:зь г. нлгренлтельным элементом, втор(>й ре 1ft(.T(>p и сумматор, входы кот<>рого и< дклк>чсны к выходам соотиог f1< . э<звиг. яшге A t те>ftf(рлтуры смс— щение нл выходе уги>пзтеля фототокл. При пе<збходимос ти е го ле гко ус трл нитз, иэвегтиь>ми (рсдс тнлми .. Так как сигналом рлссогллговлния для системы 5 термостабилиэлции является не температура некоторого термодлтчикл, л составляющая вьуодногo или ряжения, с буслонленнля непосредственно температурным дрейфом напряжений и токов первого и второго операционных усилителей 2, 7 (т.е. слм ст<збилизируемый параметр), то обеспечивается более высокое подавление темперлтурных 15 дрейфов, чем при испол ьэ<>нлнии термодатчикл, что существенно ноны(плет предельную чувствительность усилител я фо тот о к л, 20 формул а изобретения го уг или>тел я, Составитель П, Дик Редактор Т, Шагонл техред И.Верес Корректор 3!.Бескид Заказ 870 Тираж 437 Подписное ВНИИПИ Государ< тненного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 11 >(035, 1!осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский ко 161tffar "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Усилитель фототокл, содержащий фотодиод, неp t>f f1 t Опера цио нный усилитель, первый ре зи<. т<>р, дифференциальный усилитель, нлгргнлтельиый элемент, источгизк он(>рнот r> нлцряжения, при этом игиизз p ffpующий вход первого опера>пгоиц< г<> усилителя соединен с общей ши>1< й, игизертирующий нетстнеигц> перв<>го и второго операцион>п.гх усилителей> выход второго onep;ttt«<>fftfot усилителя является втоpfIM выходом усилителя фототока, а вьзход суммлторл подключен к второму входу диффер(нцилльного усилителя, 25 и< tfltffepxffpyl<>fltfff" вход второго операционного усилителя соединен с общей шин<>й, ицн.ртирующий вход — с анодом ф<>тодиодл, л через второй резистор — с ля>холом второго операционно
