Фотоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к технике измерения интенсивности электромагнитного излучения и может быть использовано в составе устройств для изучения спектральных и пространственно-временных характеристик источников электромагнитного излучения. Цель изобретения - увеличение быстродействия и точности измерений. Устройство содержит фотоприемник 1, полевой транзистор 2, резистор 3 нагрузки, операционный усилитель 4 с петлей 100% последовательной отрицательной обратной связи, источники 5,6 смещения, цепь 7 обратной связи, инвертирующий усилитель 8. Благодаря наличию цепи 7 обратной связи, подключенной к одному из выходов фотоприемника 1, и связи выхода операционного усилителя 4 с другим выходом фотоприемника разность потенциалов на последнем в ходе измерений остается постоянной. В результате исключаются искажения, возникающие при перезарядке собственной емкости фотоприемника, и повышается быстродействие устройства. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН щ) С 01 З 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4609299/31-25 (22) 24.11.88 (46) 30.08.90. Бюл, Р 32 (71) Специальное проектно-конструк, торское бюро "Дискрет" при Одесском политехническом институте (72) Ю.Е,Собченко (53) 621.383 (088,8) (56) Патент Японии, заявка к - 61-56446, кл. С 01 J 1/44; С 01 Р 15/08, 1986.

Патент США Р 4638152, МК кл. EI 01 J 40/14. (54) ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к технике измерения интенсивности электромагнитного излучения и может быть использовано в составе устройств для изучения спектральных и прост1 .анственно- временных характеристик источников

„„ЯО„„1589073 А 1 электромагнитного излучения. Цель изобретения — увеличение быстродействия и точности измерений. Устройство содержит фотоприемник 1, полевой транзистор 2, резистор 3 нагрузки, операционный усилитель 4 с петлей

100% последовательной отрицательнрй обратной связи, источники 5, 6 смещения, цепь 7 обратной связи, инвертирующий усилитель 8. Благодаря наличию цепи 7 обратной связи, подключенной к одному из выходов фотоприемника 1, и связи выхода операционного усилителя 4 с другим выходом фотоприемника разность потенциалов на последнем в ходе измерений остается постоянной. В результате исключаются искажения, возникающие при перезарядке собственной емкости фотоприемника, и повышается быстродействие устройства. 1 ил.

1589073.Изобретение относится к технике измерения интенсивности электромагнитного излучения и может быть использовано в составе устройств для излучения спектральных и пространст5 венно-временных характеристик источников электромагнитного излучения, Целью изобретения является увеличение быстродействия и точности измерений.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого фотоэлектрического преобразователя.

Фотопреобразователь содержит фотоприемник 1, полевой транзистор 2, резистор 3 нагрузки, операционный усилитель 4 с петлей 100%. последовательной отрицательной обратной связи, источники 5 и 6 напряжения смещения, цепь 7 обратной связи, инвертирующий усилитель 8.

Устройство работает следующим

I образом, Под действием падающего на фотоприемник 1 потока электромагнитного излучения в цепи затвора полевого транзистора 2 протекает ток, величина которого пропорциональна интенсивности потока излучения. С помощью цепи 7 отрицательной обратной связи происходит преобразование входного сигнала в удобную для дальнейшей обработки форму, например преобразование ток — напряжение или заряд — напряжение, в зависимости от вида фотоприемника 1. 35

Напряжение в цепи затвора полевого .транзистора 2 повторяется на его истоке и поступает на вход операционного усилителя 4, выходной канал которого через источники 5 и 6 напряжения 40 смещения подается на второй вывод фотоприемника 1, сток полевого транзистора 2 и резистор 3 нагрузки. Коэффициент усиления Kl операционного усилителя 4, охваченного петлей 100% 45 последовательной отрицательной обратной связи, выражается формулой:

К1 = К2/1 + К2, где К2 — коэффициент усиления операционного усилителя 4 без петли обратной связи.

Величина К2 и современных приборов лежит в пределах 10 — 10 таким об- 55 разом К1-1 с точностью до пятого шестого знака после запятой. Выходной сигнал операционного усилителя 4 через источник 6 напряжения смещения поступает на резистор 3 нагрузки, потенциалы выводов которого совпадают по амплитуде и фазе, в силу чего его эквивалентное сопротивление возрастает в К2 раз и составляет величину до 10 — 10 Ом. Коэффициент передачи

7 истокового повторителя КЗ равен

КЗ = S1R1K 2/1 + 81к1К2 где H1 — крутизна вольтамперной характеристики полевого транзистора;

R 1 — сопротивление нагрузки, также возрастает по сравнению с прототипом и с высокой точностью (до шестого знака после запятой) равен единице.

Кроме того, выходной сигнал операционного усилителя через источник 5 напряжения смещения поступает на второй вывод фотоприемника 1 и сток полевого транзистора 2. При этом замыкается петля следящей положительной обратной связи входного каскада фотоэлектрического преобразователя, коэффициент передачи которого близок к единице (внутреннее сопротивление источников 5 и 6 напряжения смещения может быть выбрано сколь угодно ма.— лым). 1!апряжение сигналов на выводах фотоприемника 1, электродах полевого транзистора 2 и резистора 3 нагрузки совпадают по амплитуде и фазе, а потенциалы этих точек отличаются на постоянную величину, равную напряжению источников 5 и 6 напряжения смещения.

Ток в цепи междуэлектрсдных емкостей фотоприемника 1, полевсго транзистора

2 не протекает, чем достигается более высокая по сравнению с прототипом степень компенсации этих емкостей.

Введение источников смещения в петлю следящей положительной обратной связи позволяет избежать модуляции полезного сигнала, вызванной перезарядом емкости конденсатора в цепи фотоприемника прототипа.

Изобретение позволяет на два — три порядка повысить быстродействие устройства и увеличить точность измерений.

Формула изобретения

Фотоэлектрический преобразователь, содержащий фотоприемник, полевой транзистор, затвор которого соединен с одним из выводов фотоприемника, ре1589073

ССоставитель А. Грузинов

Редактор Т. Парфенова Техред JI.Ñåðäþêîâà Корректор Л. Бескид

Заказ 2531 Тираж 425 Подписное

BHHHIiH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r Ужгород, ул. Гагарина,101 зистор нагрузки, включенный в цепь истока полевого транзистора,инвертирующий усилитель и цепь отрицательной обратной связи, выполненную в виде пассивного элемента, включенного между затвором полевого транзистора и выходом инвертирующего усилителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и точ- 1О ности измерений, в него введены операционный усилитель, охваченный петлей стопроцентной отрицательной обратной связи, неинвертирующий вход которого соединен с истоком полевого транзистора, а выход — с входом инвертирующего усилителя, и два источника напряжений смещения, два разнополярных вывода которых соединены с выходом операционного усилителя, а два других — со стоком и резистором нагрузки полевого транзистора, причем второй вывод фотоприемника через один из источников смещения соединен с выходом операционного усилителя.