Фотопреобразователь отношения двухсветовых потоков

 

Союз Советски к

Социапистичесиик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) дополнительное к авт. свид-ву— (5 l ) M. Кл.

Н 03 К 7/04 С 06 G 9/00 (22) Заявлено 01. 09. 77 (21) 2519647/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

506$3LOP CTI4kkblR K0MkTCT

СССР во млаи извбрвтений и вткрытвй (53) УДК621.383.

088.8) Опубликовано 07.06.81 ° Бюллетень М 21

Яата опубликования описани 09.ЩкЯ+тР;

Б. П. БУНЯНОВ, А. К. ГРЕбНЕВ Н ЙВЬ РР;-:РБАВВВЕЯЕЙ:: I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ФОТОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ОТНОШЕНИЯ ДВУХ СВЕТОВЫХ

ПОТОКОВ

Изобретение относится к импульсной технике, а именно к технике оптоэлектронных импульсных устройств.

Изветсно устройство для получения отношения двух световых потоков, содержащее фотореэисторы, резисторы и источник питания jl) . Такое устройство обладает недостаточной термостабильностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для получения отношения двух световых потоков, содержащее два последовательно соединенных по питанию преобразователя, состоящих соответственно из фотодиода и фоторезисторй(2

Недостатками такого устройства являются низкая термостабильность и ограниченный диапазон преобразования.

Цель изобретения — повышение термостабильности устройства.

Это достигается тем, что я фотопреобразователе отношения двух световых потоков, состоящем из двух последовательно соединенных по питанию преобразователей, первый преобразователь выполнен в виде термостабилиэированного двухкаскадного усилителя : постоянного тока на инверсно включенных транзисторах с фотодиодом и подстроеным резистором в базовой цепи первого каскада, а второй преобразователь выполнен в виде симметричного мутильвнбратора с коллекторнобаэовыми связями, двумя времяэадающими конденсаторами и фотодиодами в их разрядных цепях, нелинейной коллекторной нагрузкой на транзисторах с

15 дополнительной симметрией, с фото-. диодами и подстроеными резисторами в их базовых цепях и с двумя дополнительными термостабилизирующимн цепочками из последовательно включен20 ных конденсаторов и транзисторов со, свободными коллекторами, подсоединс нных параллельно времязадающим конденсаторам.

83679

На чертеже представлена прицнипиальная электрическая схема фотопреобразователя отношения двух световых потоков.

Устройство содержит два преобразователя. Первый из фотопреобразователей выполнен в виде двухкаскадного усилителя на инверсно включенных транзисторах 1 и 2 с фотодиодом 3 и подстроечным резистором 4 в базовой 10 цепи транзистора 1, с термореэистором

5, подключенным к эмиттеру транзистора 1 и базе транзистора 2 через резистор 6, Источник питания 7 подсое-. динен к первому и второму преобразо- 15 вателю, второй фотопреобразователь выполнен в виде симметричного мультивибратора на транзисторах 8 и 9 с коллекторно-базовыми связями, двумя времязадающими конденсаторами 10 и ll 20 и фотодиодами 12 и 13 в их разрядных цепях, нелинейной коллекторной нагрузкой на транзисторах 14 и 15 с фотодиодами 16 и 17 и подстроечными резисторами 18 и 19 в базовых цепях 25 транзисторов 14 и 15 и с двумя дополнительными цепочками из последовательно включенных конденсаторов 20 и

21 и транзисторов 22 и 23 со свобод- . ными коллекторами, подсоединенных 30 параллельно времязадающим конденсаторам 10 и 11.

Фотопреобразователь работает спев дующим образом.

Первый преобразователь работает 35 как термостабилизированный двухкаскадный усилитель постоянного тока.

Фотодиод 3 воспринимает и преобразует световой поток ф„.

Второй преобразователь функциони- 40 рует по принципу мультивибратора с самовозбуждением, фотодиоды 12, 13 и

16, 17 воспринимают и преобразуют световой поток ф

Величина напряжения заряда Е с времязадающих конденсаторов 10 и 11 определяется величиной напряжения, снижаемого с коллектора транзистора 2, Это напряжение можно выразить через параметры элементов 1,5,4,3 первого 50 преобразователя в следующем виде где,  — коэффициент усиления тран1 зистора 1, включенного инверсно;

R, R — значения сопротивлений резисторов 4 и 5;

0 4

Š— напряжение источника 7 питания схемы

К вЂ” коэффициент передачи фоФп., тодиода 3; ф„ — световой поток, воспринимаемый фотодиодом 3.

Собственно мультивибратор обеспечивает преобразование светового потока ф в частоту (1) генерируемых прямоугольных импульсов в соответствии с выражением

Г = 9/С, р> (2) где — величина разрядного тока мультивибратора;

С вЂ” емкость конденсаторов 10 и 11;

Е - напряжение их заряда.

Разрядный ток 1 является функцией воспринимаемого светового потокаф .1=К П ф, (3) где Êñð - коэффициент передачи фотодиодов 12 и 13, учитывающий влияние фотодиодов 16 и 17.

Фотодиоды 16 и 1? играют вспомога тельную роль, воспринимая световой поток ф, они обеспечивают постоянство коэффициента насыщения ключевых транзисторов 8 и 9, что позволяет расширить диапазон преобразования устройства. С помощью переменных резисторов 18 и 19 первоначально устанав ливается ток транзисторов 14 и 15. .-- С учетом выражений,(1) и (3) выражение (2) можно переписать в виде

3 —:2- - (4)

С (8, К ф-(1 6 1 5 р )

Как следует из выраженйя (4), предложенное устройство осуществляет преобразование отношения двух значений световых потоков Ф, и 42.

Увеличение термостабильности схемы цостигается следующим путем.

Выражение в знаменателе выражения (4) можно переписать в виде с =с в ц

Ир Б и 1"Фц я+А1 В ко

4 1

-В„ай +ло а), щ

Е

4. где Э о — термоток фотодиода 3;

ЙК вЂ” изменение сопротивления ре5 зистора 5 под воздействием возрастающей температуры ок ружающей среды;

AVgo — приращение стабилизации транзистора 2.

Из выражения (5) видно, что члены, заключенные в скобках, компенсируют

836790

5 друг друга, что обеспечивает термокомпенсацию устройства по каналу воспринимаемого светового потока ф„

Выражение (3) можно переписать в виде

Э=К ф +g оФ

3 о ц - обратный ток запертого ключевого транзистора 8 и 9;

Я р Коу4- величина тока компенсирующего транзистора 22, 23.

Из выражения (6) следует, что осуществлена термокомпенсация разрядного тока Я.

Конденсатор 20 (21) заряжается до ./ того же уровня, что и времязадающии конденсатор 10 (11). При разряде конденсатора 10 (11) базо-эмиттерный пе1

/ реход транзистора 22 <23) оказывается включенным в обратном направлении.

Это обеспечивает подзаряд конденсато25 ра 10 (11) обратным током транзисторов

22 и 23, что и позволяет термостабилизировать разрядный ток I.

Следовательно, предложенный фотопреобразователь обладает повышенной термостабильностью и расширенным диапазоном преобразования при одновременном получении прямоугольных импульсов на выходе устройства.

Предложенный фотопреобразователь 35 может найти применение в различных импульсных, контрольно-измерительных и цифровых устройствах, когда необходимо получить и измерить отношение двух .световых потоков или осуществи ть 40 математическую операцию умноженияделения в вычислительной технике. а

Формула изобретения

Фотопреобраэователь отношения двух световых потоков, состоящий из двух последовательно соединенных по питанию преобразователей, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения термостабильности устройства, первый преобразователь выполнен в виде термостабилизированного двухкаскадного усилителя постоянного тока на инверсно включенных транзисторах с фотодиодом и подстроечным резистором в базовой цепи первого каскада, а вто рой преобразователь выполнен в виде симметричного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями, двумя времязадающими конденсаторами и фотодиодами в их разрядных цепях, нелинейной коллекторной нагрузкой на транзисторах с дополнительной симметрией, с фотодиодами и подстроенными резисторами в их базовых цепях и с двумя дополнительными термостабилизирующими цепочками из последовательно включенных конденсаторов и транзисторов со свободными коллекторами, подсоединенных параллельно времязадающим конденсатором.

Источники информации, принятые .во внимание при экспертизе

1. Кретулис В.С., Олексенко П.Ф., Сорокин В Л. Принципы построения оптоэлектронных множительно-делительных устройств. Сб. "Полупроводниковая техника и микроэлектроника".

Киев "Наукова Думка", 1975, вып. 20, с. 3-20.

2. Авторское свидетельство СССР

N- 572813, кл. G 06 6 9/00, 1975 (прототип).

836790

Составитель И. Горелова

Редактор Е. Гончар Техред М. Голинка Ко ек

Заказ 3206/45 Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, M KBa, _#_(-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4