Фотоприемное устройство

 

Изобретение может быть использовано для измерения двух неодинаковых по величине световых потоков. Цель заключается в повыпении точности измерения соотношения двух неодинаковых по величине световых потоков за счет существенного снижения влияния температурного дрейфа. Это достигается тем, что в фотоприемном устройстве, состоящем из двух фотодиодов и соответствующих двух операционных усилителей , один из которых охвачен резистивной обратной связью. К входу этого усипителя подключен через первьй транзистор выход первого операционного усилителя, охваченного через второй транзистор обратной связью, базы транзисторов подключены к соответствующим источникам тока и через дополнительные транзисторы в диодном включении соединены с обпей гаиной. Выбором величин токов соответствующих источников и величин сопротивлений в цепях эмиттеров первого и второго транзисторов обеспечивается сравнение двух неодинаковых по величине световьгх потоков с высокой точностью. 1 кп. г (Л

СОЮа ССжтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГЪЬЛИК (51) 5 G 01 J 1/44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPHTHAM

ПРИ ГКНТ ССОР (46) 28.02,91. Бюл, Х 8 (21) 4119982/25 (22) 16.06.86 (72) E. И. Чернов и А. Н. Власов (53) 535.242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 976305, кл. G Ol J 1/44, 1980.

Чернов Е. И. фотоприемные устройства на основе фотодиодов и их при.менение. Обзоры по электронной технике, сер. 4:Электровакуумные и газораэрядные приборы. М.: ЦНИИ "Электроника", 1986, 44 с., выл. l (1164). (54) ФОТОПРИИ1НОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение может быть использовано для измерения двух неодинаковых по неличные световьм потоков. Цель заключается в повышении точности измерения соотношения двух неодинаковых по неличине световьм потоков эа счет

Изобретение относится к фотоприемным устройствам и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения для прецизионного поддержания соотношения двух неодинаковых по величине световых потоков.

Целью изобретения является повышение точности сравнения двух неодинаковых по величине световых потока.

На чертеже предстанлена электрическая схема фотоприемного устройства.

Оно содержит фотодиоды 1, 2, операционные усилители 3, 4, неинвертирующие входы которьм и катоды фотодиодов подключены к общей шине устройства, инвертирующие входы усилителей

„„Я0„„15051 А1 существенного снижения влияния температурного дрейфа. Это достигается тем, что в фотоприемном устройстве, состоящем иэ двух фотодиодов и соответстнующих двух операционных усилителей, один иэ которых охвачен реэистинной обратной связью. К входу этого усилителя подключен через первый транзистор ныход первого операционного усилителя, охваченного через второй транзистор обратной связью, базы транзисторов подключены к соответствующим источникам тока и через дополнительные транзисторы в диодном включении соединены с общей шиной. Выбором величин токов соответствующих источни- ф ков и величин сопротинлений в цепях эмиттеров первого и второго транзисторов обеспечивается сравнение двух неодинаконых по величине световых по- С токов с высокой точностью. 1 ил. соединены с анодами фотодиодов, тран-. зисторы 5, 6 с подключенными последовательно к их змиттерам резисторами

7, 8 включены соответственно между выходом и инвертирующим входом усилителя 3 и между выходом усилителя 3 и инвертирующнм входом усилителя 4 ° базы транзисторов 5, 6 подключены к общей шине устройства через дополнительные транзисторы 9, 10, включенные по схеме диода, к источникам тока ll, 12. Второй усилитель 4 охвачен резистивной отрицательной обратной связью через резистор 13.

Устройство работает следующим образом. Световые потоки Ф1, <2, падаю3 15051 34 4 щне ца фотодиоды 1, 2, возбуждают в усилителя 4, т. е. повьппается точность них фототоки I <, I, соответственно устройства. с{ с1 равные Из соотношений (3), (4) с учетом того что Т б Оеб 1 зе Где О б ко

R«e1 (1) эффициент, учитывающий связь коллекторного и змиттерного токов транэи- " Ф2 стора 6, следует, что при строгой и

1 ) линейной связи между I „ и Тс, будут где в,, а — интегральные чувстви- lð внполняться равенства тельные фотодиоды 1, 2, приведенные к спектру световых потоков Ф, Ф

При этом напряжение на выходе усилителя 3 оказывается равным: 15, (2) 1п (Iei /<5 Тar) + 1n (I, /Тц) (б/ ос IÄ) + 1n (12/I„), (5) я 1сб /b á .

Иэ выражения 5 следует

3 Чт (з и

+ — — " + Су, ln (1,/Z„), (3) 20 (7)Подставляя значения Т „б в соотношение (6),. получаем условие к8-Л - R7 (8) Разностный сигнал коллектора транзистора 6 и фотоднода 2 формирует на выходе усилителя 4 напряжение Uy. С учетом зависимостей (1), (2); (7) напряжение U ðàâíî

R5 I эб т 1n (I ъб/Тй)

+q,1n (Т,/Т„) (4) 35

4 <

R, оС, (Ф< — В Ф ), (9) где Eg - температурный потенциал;

I < обратный ток р-и-перехода;

R — сопротивление резистора 7; величина тока источника тока 11;

oL — коэффициент, учитывающий связь коллекториого и змиттерного токов транзистора 5. 30

С другой стороны где R — сопротивление резистора 8;

I > - ток эмнттера транзистора 6;

Т - вькодной ток источник то2 ка 12.

Для того чтобы с высокой точностью 4р осуществлялась сравнение неодинаковых по величине световых потоков, необходимо, чтобы между током коллектора

Т „б транзистора 6 и фототоком фотодиода I< существовала строгая линей- 45 ная и зависящая ат температуры связь коллекториьй ток I„6 должен быть близок к величине фототока Т,2 фотодиода 2. При этом сопротивление резистора 13, определяемое как отношение

u„ /aI„, где UÄÄ вЂ” максимальное значение выходного напряжения на выходе усилителя 4, gI „ — максимальное значение разности токов на входе

55 большим. Следовательно, на выходе усилителя 4 полезный сигнал будет значительно превьв ать напряжение, обусловленное температурным дрейфом где В = const, R,> — сопротивление резистора 13, Если фотодноды I, 2. и транзисторы

5, 6, 9, 10 также, выполнены на одной подложке, т.е. характеристики их близки и они находятся при одинаковых температурных условиях, то тогда ве" личина В практически не зависит от температуры. Отношение токов I,/I источников .11, 12 и с. противления R, Ет с учетом выражения (8) задаются такими, чтобы при заданном соотношении световых потоков Ф„Ф< (например, l: 4) выходное напряжение усилителя 4 было равно О, что, как было показано выше, соответствует условию высокоточного сравнения двух неодинаковык по величине световых потоков.

15 данном уровне.

Ъормулаиэобретения

Составитель Л. Ястребов

Редактор Л. Народная Техред 1(. Ходаннч Корректор Л. Бескид

Заказ 870 Тираж 326 Подписное

ВН1ПШИ Государ :тленного комнтета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. Ужгород, Ул. Гагарина, 101

Следует отметить, что резисторы 7, М

8 служат для еще большего выравнивания характеристик транзисторов 5, 6.

Применение устройства в системах стабилизации параметров познолит повысить точность их поддержания на заФотоприемное устройство, содержащее два фотодиода, аноды которых подключены к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, второй иэ которых охвачен резистинной отрицательной обратной снязью, неинвертирующие входы усилителей H катоды фотодиодов соединены с общей шиной, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 05134 6 что, с целью повышения точности сравнения двух неодинаковых по величине снетовых потоков, в него введены два источника тока, дна транзистора, два дополнительных транзистора в диодном включении и дна дополнительных резистора, источники тока подключены к базам соответствующих транзисторов и через дополнительные транзисторы в диодном включении соединены с общей шиной, коллекторы первого и второго транзисторов подключены к инвертирующим входам соотнетствующих oITe рационных усилителей, а их эмиттеры через дополнительные резисторы соединены с выходом первого операционного усилителя, при этом оба фотодиода и четыре транзистора установлены н тепловом контакте.