Оптоэлектронный функциональный преобразователь

 

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ,содержащий выходной формирователь прямоугольных импульсов , цилиндрический светозащитный корпус, по продольной оси симметрии которого установлена поворотная ось, внутри цилиндрического светозащитного корпуса последовательт но установлены и оптически связаны управляемый источник света, электрический вход которого является первым входом преобразователя, светопровод, теневая маска, закрепленная на поворотной оси, и функциональный фото-резистор , один вывод которого связан с вторым входом преобразователя, нормирующий источник света, оптически связанный, с нормирующим фотопреобразователем , выход которого подключен к входу выходного формирователя прямоугольных импульсов, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены источник постоянного напряжения и источник постоянной подсветки, оптически связанный с функциональным фоторезистором, при- , чем длина волны излучения источника постоянной подсветки лежит вне спектра поглощения фотопроводимости материала функционального фоторезистора , второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала через 5 нормирующий источник света, который . (Л выполнен управляемым, а нормирующий. фотопреобразователь выполнен в виде соединенных последовательно первого и второго фоторезистров, обвщй вывод которых является выходом нормирующего фотопреобразователя, а сво ,бодные выводы первого и второго фоторезисторов подключены соответственно к выводу источника постоянного на«i пряжения и к шине нулевого потенциаОд ла . . ; о: 00 CD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Й 06 G 9/00

ЕНИЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ла.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3450015/18-24 (22) 08.06 ° 82 (46) 23.09.83. Бюл. 935 (72) В.Б.Горловский и А.К.Смовж (71) Институт полупроводников ..

АН .УКраинской ССР (53) 681. 333 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 769571, кл. G G 1970. 2. Авторское свидетельство СССР

Р 855686, кл. 5 06 С 9/00, 1980 (прототип) . (54) (57) OIITO3JIEKTPOHHblA ФУНКЦИОНАЛЬНЫй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий выхоДной формирователь прямоугольных импульсов, цилиндрический светозащитный корпус, по продольной оси симметрии которого установлена поворотная ось, внутри цилиндрического светозащитного корпуса последовательно установлены и оптически связаны управляемый источник света, электрический вход которого является первым входом преобразователи, светопровод, теневая. маска, закрепленная на по.воротной.оси, и функциональный фото-реэистор, один вывод которого связан с вторым входом преобразователя, нор„.,SU„„, 1043689 мирующий.источник света, оптически связанный. с нормирующим фотопреобразователем, выход которого подключен к входу выходного формирователя прямоугольных импульсов, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены источник постоянного . напряжения и источник постоянной подсветки, оптически связанный с функциональным фоторезистором, причем длина волны излучения источникапостоянной подсветки лежит вне спектра поглощения фотопроводимости материала функционального фоторезистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала через . 3 нормирующий источник света, который . выполнен управляемым, а нормирующий фотопреобразователь.выполнен в виде соединенных последовательно первого 5 и второго фоторезистров, общий вывод которых является выходом корми- Я рующего фотопреобраэователя, а свободные выводы первого и второго фото резисторов подключены соответственно к вьводу источника постоянного напряжения и к шине нулевого потенциаCQ

1043689

Изобретение относится к оптоэлектронике, точнее к устройствам обработки аналоговых данных, и может быть использовано в различных системах обработки информации, что позволит повысить качество продукции, производимой посредством этих систем.

Известен оптоэлектронный функциональный преобразователь, который содержит источник света, оптический !О аттенюатор, позиционно-чувствительный фотоприемник, источник питающего напряжения, резистор нагрузки, дифференциатор, схему сравнения, источник постоянного эталонного напряжения, 5 интегратор и регулятор уровня выход" ного сигнала, который .выполнен в виде управляемого аттенюатора (1 i.

Недостатком этого функционального преобразователя является относительно низкая точность.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является оптоэлектронный функциональный преобразователь, который содержит светоэащитный корпус, поворотную ось, управляемый источник света, светопровод, теневую маску, функциональный фоторезистор, второй источник света, вращающуюся ди=-фрагму, фотопотенциометр З и формирователь прямоугольных импульсов. Оптоэлектронный функциональный преобразователь. формирует непрерывно подынтегральное ядро функции корреляции. Непрерывность значений обеспечи-35 вается возможностью плавной перестройки времени задержки сигнала, возбуждаемого в функциональном фоторезисторе управляемым источником света.

Плавная перестройка осуществляется 4 эа счет изменения углового положения входной оси с теневой маской (2 ).

Недостатком известного оптоэлектронного функционального преобраэо- 45 вателя является, во-первых, сложность нормирования выходного сигнала функционального фоторезистора. Нормирование выполняется фотопотенциометром, имеющим. закон измерения величины сопротивления резистора, обратный изменению сопротивления функционального фоторезистора. Высокая точность согласования этих законов затруднительна и рассогласование не удается получить менее 1,5-2,5%, В ряде случаев это недопустимо, так как приводит к возникновению неоднозначности в выходном сигнале и в результате снижает общую точность функционирования преобразователя. Во-вторых, точность 60 установки времени задержки, а следовательно и разрешающая способность преобразователя, не превышает

0,8-1 „0%. Это также влияет на конечную точность, ограничивая ее.

Целью изобретения является повы1 шение точности функционального преобразования

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный функциональный преобразователь, еодержащий выходной формирователь прямоугольных импульсов, цилиндрический светозащитный корпус, по продольной оси симметрии которого установлена поворотная ось, внутри цилиндрического светозащитного корпуса последовательно установлены и оптически связаны управляемый источник света, электрический вход которого является первым входом преобразователя,светопровод,теневая маска,закрепленная на поворотной оси,и функциональный фоторезистор, один вывод которого связан с вторым входом преобразователя, нормирующий источник света, оптически связанный с нормирующим фотопреобразователем, выход которого подключен к входу выходного формирователя прямоугольных импульсов, введены источник постоянного напряжения и источник постоянной подсветки, оптически связанный с функциональным фоторезистором, причем длина волны излучения источника постоянной подсветки лежит вне спектра поглощения

1фотопроводимости материала функционального фоторезистора, второй вывод . которого соединен с шиной нулевого потенциала через нормирующий источник света, который вЫполнен управляе-. мым, а нормирующий фотопреобразователь выполнен в виде соединенных последовательно первого и второго фоторезисторов, общий вывод которых является выходом нормирующего фотопреобразователя,а свободные выводы первого и второго фоторезисторов подключены соответственно к выходу источника постоянного напряжения и к шине нулевого потенциала.

На чертеже представлена схема предлагаемого оптоэлектронного функционального преобразователя.

Преобразователь содержит цилиндрический светозащитный корпус 1, поворотную ось 2, управляемый источник

3 света, светопровод 4, теневую маску 5, функциональный фотореэистор 6, нормирующий источник 7 света, выпол-. ненный управляемым, нормирующий фотопреобраэователь 8, выполненный в виде первого 9 и второго 10 фоторезисторов, выходной формирователь 11 прямоугольных импульсов, источник 12 постоянного напряжения и источник 13 постоянной подсветки, Оптоэлектронный .функциональный преобразователь работает следующим . образом.

Один из преобразуемых сигналов поступает на управляемый источник 3

1043689 достигается точная, с высокой разрешающей способностью перестройка времени задержки сигнала функцио нальным фотореэистором 6, Таким образом, диапазон длин волн источника 13 подсветки должен лежать в пределах

ct ca

Е и ЕЕ

4il < —

Эп Рп л где, Лп- длина волны света, излучаемая третьим источником;

* — постоянная Планка; с — скорость света; .Е,1„- энергия квазиуровня Ферми-цент15 ров прилипания; д- Е п- энергия демаркационного уровНя цейтров прилипания °

Второй сигнал, подлежащий функциональному преобразованию, поступает на электроды функционального фоторезистора б, где происходит его пере:- множение с задержанным первым сигналом. С выхода функционального фоторезистора б результирующий сигнал поступает на управляемый нормирующий источник 7 света, где происхо.дит его преобразование в световой света. Световой поток, иэлученный .этим источником 3 света и несущий информацию о сигнале, через свето-. провод 4 и теневую маску 5 поступает .на активную поверхность функционального фоторезистора б. Функциональный фоторезистор б преобразует световой поток в электрический сигнал, который оказывается задержанным на время релаксации фототока, которое зависит от УГлового положения теневой маски

5, интенсивности светового потока, излучаемого управляемым источником

3 света, а,также от уровня подсветки функционального фоторезистора б от источника 13 подсветки, При этом перестройка времени релаксации посре ством изменения положения теневой

-маски 5 является грубой перестрой; . кой, а изменения уровня подсветки от источника 13 — точной.

Перестройка времени релаксации эа счет изменения интенсивности светового потока, излучаемого управляемым источником 3 света, мало приемлема, так как.влечет за собой значительное изменение в уровне выходного сигнала, что приводит к возникновению искажений. В то же время. перестройка времени релаксации эа счет изменения интенсивности излучения источника 13 подсветки не влечет изменения в уровне сигнала, Это об-, условлено тем; что длины волн света, излучаемые источником 13, лежат вне спектра поглощения фотопроводимости материала функционального фоторезистора б.

Источник. 13 подсветки выбран таким образом, чтобы длины волн излучаемого им света поглощались центрами прилипания. Последние не влияют йе величину фотопроводимости, а сле- довательно и на уровень выходного сигнала, так как их влияние распространяется лишь .на процессы релаксации. Для возбуждения центров прилипания необходим .свет с большими длинами волн по отношению к длинам волн, возбуждающим фотопроводимость..

Центры прилипания влияют на протяженность начального участка релаксационного процесса фототока. При увеличении уровня возбуждения центров прилипания (увеличения их уровня эаселрнности носителям тока) протяженность начального участка релаксационного процесса фототока уменьшается. Изменения уровня возбуждения центров прилипания управляются интенсивностью излучения источника 13. При этом оказывается, что весь диапазон изменения интенсивности излучения источника 23 влияет на часть протяженности релаксационного процесса (10-25%) фототока; т.е, изменением в широких пределах интенсивности подсветки сигнал, который облучает последовательно соединенные фоторезисторы 9 и 10. Со средней точки этого дели-. .теля сигнал через выходной формирователь 11 прямоугольных импульсов поступает на выход оптоэлектронного функционального преобразователя.

Управляемый нормирующий источник

З5.. 7 света и нормирующий фотопреобразователь 8 (фоторезисторы 9 и lg) являются нормирующим узлом, который устраняет зависимость амплитуды сиг« нала от времени задержки. Это проис".:

4Q ходит благодаря тому, что оба фото-. резистора 9 и 10 включены последовательно и облучаются одним источни:ком 7 света. Отсюда следует,что изменения уровня их освещенности не вли45- яют на величину их выходного напряжения,так как они представляют собой постоянный делитель напряжения. Из., менения уровня их освещенности,воэнйкающие прй изменении уровня сиг- нала, влекУт за .собой только лишь согласованное изменение их величины, но не изменения соотношения их величин, т.е. коэффициент деления делителя напряжения, образованного фото-. реэисторами 9 и 10, остается постоянным в широком диапазоне изменения их освещенности.

Для того, чтобы фоторезисторы 9 и 10 не оказывали влияния на время задержки сигнала, они выполняются

60 .из материала, имеющего значительно меньшую инерционность, чем материал функционального фоторезистора б.

Так, если функциональный фоторезис тор б выполнен на основе полупровод65 никовых соединений типа A В, то

1043689

Составитель Ю.Козлов

Редактор Н.Егорова ТехредС. Мигунова Корректор A.Çèìoêoñoâ

Заказ 7341/54 Тираж 706 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная,4 фоторезисторы 9 и 10 должны быть выполнены, например, на основе&, легированного пили Аи, Повышение точности функционирования оптоэлектронного функционального преобразователя достигается введением источника 13 подсветки, световой поток которого возбуждает центры прилипания в функциональном фоторе:.. зисторе 6. Благодаря этОму появляет- 1О ся возможность плавно, с большой разрешающей способностью управлять временем задержки сигнала, так как весь диапазон изменения напряжения питания источника 13, а следователь- )5 но и интенсивность его свефбвого потока, влияет лишь" на 10-25% диапаэо" на времени задержки; Это в свою очередь означает, что по сравнению с перестройкой времени задержки изменением интенсивности светового потока от основного источника 3 света . в 4-10 раз возрастает разрешающая способность установки задержки, что позволяет более точно воспроизвести функцию корреляции.

Кроме того, повышение точности достигается вследствие замены нормирующего узла, выполненного на фотопотенциометре и требующего точного согласования законов перестройки, на нормирующий узел, выполненный на основе управляемого источника 7 и делителя напряжения из двух последовательно соединенных фоторезисторов

9 и 10; коэффициент деления при любой их освещенности, а значит и любом сигнале, остается постоянным, следовательно погрешности, связанные с рассогласованием нормирующего узла, исчезают и точность оптоэлектронного функционального преобразователя повышается.

Разработанный оптоэлектронный функциональный преобразователь, сохраняя функциональные преимущества известного,. обладает повышенной точ- ностью функционального преобразования и высокой разрешающей способностью.