Оптоэлектронный усилитель
Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение температурной стабилизации. В оптоэлектронном усилителе под действием входного сигнала операционный усилитель /ОУ/ 3 посредством регулирующего элемента, выполненного на транзисторе 6, возбуждает светодиод 12 дифференциального оптрона 9. Протекающий через светодиод 12 ток вследствие фотоэффекта генерирует токи в фотодиодах 10 и 11, равные по величине. ОУ 7 работает в качестве преобразователя фототока фотодиода 11 дифференциального оптрона 9 в выходное напряжение. Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению величины тока, протекающего через светодиод 12. Введение термостабилизации с помощью ОУ 13 и транзистора 6 позволяет скомпенсировать температурную составляющую тока светодиода 12 без нарушения линейности передаточной характеристики и расширить таким образом температурный диапазон от 0 до + 75°С. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 Н 03 F 17/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,сь (;Ь, GD
1 (Д Д
77 f8 (21) 4646914/09 (22) 06.02.89 (46) 15,07.91. Бюл. ¹ 26 (71) Институт электродинамики АН УССР (72) А.К.Шидловский, Н.С.Комаров, В.А.Новский, Е.В.Добровольский, В.Б.Вильнер и
А.В. Козлов (53) 621.375.024 (088.8) (56) Электроника, 1978, ¹ 2, т. 51, с. 48 — 54, рис. 5б. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике.
Цель изобретения — повышение температурной стабилизации. В оптоэлектронном усилителе под действием входного сигнала операционный усилитель (ОУ) 3 посредством регулирующего элемента, выполненно5U 1663754 А1 го на транзисторе 6, возбуждает светодиод
12 дифференциального оптрона 9, Протекающий через светодиод 12 ток вследствие фотоэффекта генерирует токи в фотодиодах
10 и 11, равные по величине. ОУ 7 работает в качестве преобразователя фототока фотодиода 11 дифференциального оптрона 9 в выходное напряжение. Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению величины тока, протекающего через светодиод 12. Введение термостаби лизации с помощью ОУ 13 и транзистора 6 позволяет скомпенсировать температурную . составляющую тока светодиода 12 без нарушения линейности передаточной характеристики и расширить таким образом температурный диапазон от 0 до +75 С. 1 ил.
1663754
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах преобразовательной и измерительной техники, требующих гальванической развязки входных и выходных цепей, 5
Цель — повышение температурной стабилизации.
На чертеже представлена структурная электрическая схема оптоэлектронного усилителя. 10
Оптоэлектронный усилитель содержит первый резистор 1, первый источник 2 тока,. первый операционный усилитель 3, третий резистор.4, четвертый резистор 5, транзистор 6 регулирующего элемента, второй 15 операционный усилитель 7, второй резистор 8, дифференциальный оптрон 9, пер-. вый и второй фотодиоды 10 и 11, светодиод
12, третий операционный усилитель 13, второй источник 14 тока, пятый и шестой рези- 20 сторы 15 и 16, входную и выходную общие шины 17 и 18, Оптоэлектронный усилитель работает следующим образом.
Под действием входного сигнала Чвх 25 первый операционный усилитель 3 посредством транзистора 6 возбуждает светодиод
12 дифференциального оптрона 9 до тех пор, пока ! вх + !см1 = !1 (1) 30
Протекающий через светодиод 12 дифференциального оптрона 9 ток !сд вследствие фотоэффекта генерирует токи в фотодиодах 10 и 11, равные по величине ! сд ), 35 где - коэффициент передачи по току оптического канала светодиод-фотодиод.
Второй операционный усилитель работает в качестве преобразователя фототока второго фотодиода 11 дифференциального 40 оптрона 9 в напряжение Нвых, Для величины Ve«x справедливо следующее выражение:
VB«x = 8 (!см.2 I2).
Так как 45
I2 = !сд ) 2 то
VB«x = Й8 !см2+ R8 !сд y2 (2) Выражение (1) можно переписать следующим образом; 50
Vex./R1+ !ñì.1 = !сд y1, откуда
Vex. + !см.1 (3)
R1 У1 y"
Подставив выражение (3) в (2), получим в
VB«x. = Й8 IcM2 + Vex — + IcM.1 X
R1 У1
Если выполнить условие ! см1=. !см.2; y1 =-y2; R1.= R8, то /вых = Vsx, (4) где у1, ) 2 — коэффициенты передачи по току соответственно для первого и второго фотодиодов, Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению величины тока ! д, протекающего через светодиод 12 дифференциального оптрона 9, при неизменном входном сигнале, Этот процесс в конечном итоге в соответствии с выражением (2) оказывает существенное влияние на величину выходного напряжения Ve«x, что является недопустимым, так как нарушается линейность передаточной характеристики устройства.
Введение термостабилизации на третьем операционном усилителе 13 и транзистора 6 позволило скомпенсировать температурную составляющую тока светодиода 12 дифференциального оптрона 9 без нарушения линейности передаточной характеристики устройства и расширить таким образом температурный диапазон от 0 до+75 С. В результате использования транзистора 6 совместно с резисторами 15 и 16 удалось повысить нагрузочную способность первого операционного усилителя 3 за счет высокого входного и малого выходного импеданса транзистора 6, а также расширить регулируемый диапазон тока !,д, что особенно необходимо при работе устройства в условиях повышенной температуры окружающей среды.
Любое внешнее или локальное температурное воздействие на корпус дифференциального оптрона 9 приводит к ощутимому изменению тока !сд при неизменном Vex, а следовательно, и напряжения Чв«х.
Для устранения этого явления служит третий операционный усилитель 13, Любое, пусть даже незначительное, изменение потенциала транзистора 6 отрабатывается третьим операционным усилителем 13 и первым операционным усилителем 3 так, чтобы это изменение скомпенсировать.
Таким образом достигается температурная стабилизация параметров оптоэлектронного усилителя при сохранении высокой линейности передаточной характеристики устройства, а следовательно, повышается точность преобразования, Формула изобретения
Оптоэлектронный усилитель, содержащйй первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с
1663754
Составитель Н.Дубровская
Редактор А.Маковская Техред M. Моргентал Корректор Т.Малец
Зак аз 2273 Тираж 452 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 первым выводом первого резистора, второй вывод которого является входом оптоэлектронного усилителя, второй операционный усилитель, между выходом, являющимся выходом оптоэлектронного усилителя, и инвертирующим входом которого включен второй резистор, дифференциальный оптрон, первый фотодиод которого включен между входами первого операционного усилителя, катод и анод второго фотодиода соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя, первый и второй источники тока смещения, при этом второй источник тока смещения подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходной общей шиной, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения температурной стабилизации, введены третий операционный усилитель, выполненный с дифференциальным входом, и регулирующий элемент, выполненный на транзисторе, между коллектором которого и вторым выводом первого резистора включен третий
5 резистор, между выходом первого операционного усилителя и базой транзистора включен четвертый резистор, эмиттер транзистора соединен с анодом светодиода, катод которого соединен с входной общей
10 шиной, а параллельно светодиоду подключены входы третьего операционного усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, при этом первый источ15 ник тока смещения подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а катод и анод первого фотодиода дифференциального оптрона подключены к неинвертирующему и инвер20 тирующему входам первого операционного усилителя соответственно.
