Оптоэлектронный согласователь

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных областях радиоэлектроники для гальванической развязки цепей и умножения частоты сигнала. Устройство может быть использовано как утроитель частоты сигнала при минимальном количестве элементов и связей. Для этого в оптоэлектронный согласователь вводится интегрирующее звено 2, включенное между входной шиной и светоизлучающим диодом 3, оптически связанным с фотоприемником 4 блока 5 формирования сигнала. Дополнительно включается туннельный диод 6, согласно-последовательно со светоизлучающим диодом 3. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в умножителях частоты, в измерительной технике и автоматике.

Известен умножитель частоты [1], позволяющий получать сигналы утроенной частоты. Он содержит операционный усилитель, двуполярный источник сигнала, делитель напряжения со средней точкой, два встречно-последовательно включенных диода.

Это устройство имеет большое количество элементов и функциональных связей между ними и требует использования разнополярного источника сигнала. Это устройство чисто аналогового типа и для использования в составе цифровых устройств требует дополнительных согласующих элементов. Оно не имеет также гальванической развязки входных цепей от выходных.

Известно также устройство [2], которое не позволяет получать импульсы утроенной частоты.

Целью изобретения является упрочнение и расширение функциональных возможностей путем умножения частоты выходного сигнала.

Для этого в оптоэлектронный согласователь, содержащий входную шину, подключенную через резистор к аноду светоизлучающего диода, оптически связанного с фотоприемником устройства формирования сигнала, введено интегрирующее звено, включенное между входной шиной и анодом светоизлучающего диода, катод которого соединен с анодом введенного туннельного диода, другой вывод которого соединен с корпусом.

На фиг. 1 представлена электрическая схема согласователя; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений и токов на элементах схемы.

Оптоэлектронный согласователь содержит входную шину 1, интегрирующее звено 2, светодиод 3 с фотоприемником 4, схему 5 формирования сигнала, туннельный диод 6, выходную шину 7.

Оптоэлектронный согласователь работает следующим образом.

С приходом положительного перепада входного сигнала (фиг. 2, U₁) на аноде светодиода 3 начинает расти потенциал (фиг. 2, U₃), скорость нарастания которого определяется параметрами интегрирующего звена 2. При этом растет ток через диоды 3 и 6 (фиг. 2, I₆). В момент t₁ напряжение на выходе интегрирующего звена 2 (фиг. 2, U₃) достигает значения, которое соответствует пиковому току туннельного диода 6. Это значение равно ≈ 1,5 В на аноде диода 3. Дальнейший рост потенциала на аноде диода 3 (фиг. 2, U₃) приводит к уменьшению тока через диоды (фиг. 2, I₆). Момент времени t₂ соответствует напряжению впадины на характеристике туннельного диода 6, т.е. минимальному значению тока через диоды. Далее при увеличении напряжения на выходе интегрирующего звена 2 на участке t₂-t₃ ток через диоды вновь увеличивается на диффузионном участке характеристики туннельного диода. По окончании входного импульса в момент t₃ ток через диоды вновь уменьшается и переходит с диффузионного участка характеристики через впадину в момент t₄ (фиг. 2, I₆). Напряжение на выходе интегрирующего звена 2 уменьшается по мере разряда емкости интегратора 2. В момент времени t₅ ток через диоды переходит значение пикового тока туннельного диода 6. В этот момент ток через диоды вновь достигает максимального значения. Световая энергия светодиода 3 направлена на фотоприемник 4 и открывает его, в результате чего на выходной шине 7 образуется очередной перепад напряжения. С приходом очередного положительного импульса процессы повторяются.

В схеме 5 формирования сигнала происходит усиление сигнала с целью формирования фронтов импульсов, поступающих с фотоприемника 4. На выходной шине 7 формируются импульсы утроенной частоты (фиг. 2, U₇) в соответствии с периодичностью импульсов тока диодов (фиг. 2, I₆).

Параметры диодов 3 и 6, т.е. светоизлучающего и туннельного, должны соответствовать токовым характеристикам. Например, туннельные диоды ЗИ306 и ГИ305 обеспечивают необходимый режим работы светодиода микросхемы 249ЛП1 в качестве умножителя частоты на три.

Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные возможности оптоэлектронных элементов.

Формула изобретения

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ СОГЛАСОВАТЕЛЬ, содержащий светодиод, оптически связанный с фотоприемником, выходы которого подключены к усилителю сигнала, выход которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что введены туннельный диод и интегрирующее звено, которое включено между входной шиной и анодом светодиода, катод которого через согласно последовательно включенный туннельный диод соединен с общей шиной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2