Фотоприемное устройство

 

Сущность изобретения: фотоприемное устройство содержит стабилизируемый лавинный фотодиод, два усилителя шумовых импульсов лавинного фотодиода, два формирователя коротких импульсов, две схемы 2И, схему задержки, схему 2И-НЕ, формирователь импульсов калиброванной длительности и амплитуды, эмиттерный повторитель, интегратор и управляемый стабилизатор напряжения смещения лавинного фотодиода.В устройстве благодаря стабилизации частоты следования шумовых импульсов с выхода лавинного фотодиода поддерживается оптимальное значение коэффициента лавинного умножения диода в широком температурном диапазоне 1 ил.

<191 ЫХао 1 783320 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Я)5 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО 6

Изобретение относится к измеритель- нятно, что система стабилизации, поддеоной технике и может использоваться в сис- живающая неизмен,чым напряжение сме- темах для измерения и контроля щения лавинного"- фотодиода в параметров источников излучения, а также изменяющихся температурных условиях, не в системах оптической связи.. обеспечивает потенциальной чувствительЛавинные фотодиоды. обладающий - ности фотоприемника, поскольку зависивнутренним усилением, широко использу- мость М(Т) при неизменном напряжении ются в фотоприемных устройствах, от кото- смещения лавинного фотодиода отличается рых требуется высокое отношение сигнала от зав:. симости М0 п(Т). к шуму на их выходе. Сильная зависимость . Наиболее близким к изобретению явлакоэффициенталавинногоумноженияМэтих ется фотоприемное усгройство, содерж»фотодиодовот напряжения смещенияитем- щее стабилизируемый лавинный фотодиод пературы Т вынуждает использовать преци- и последовательно. соединенные усилитель зионную стабилизацию напряжения шумовых импульсов фотодиода. формиросмещения лавинно офотодиода. Однако из- ватель импульсов калиброванной длительвестно, что отношение сигнала к шуму на ности и амплитуды. эмиттерный выходелавинного фотодиода зависитотко- повторитель, интегратор и управляемый эффициента лавинного умножения, и при стабилизаторнапряжениясмещениялавинравенстве дробового и TBlllloBol o шумов . ного фотодиода, Поскольку в таком устройимеетместооптимальный коэффициентум- стве напряжение смещения лавинного ножения Mom, при котором отношение сиг- фотодиода зависит от частоты следования нала к шуму на выходе фотоприемника шумовыхимпульсовнавыходеусилителя,то имеет максимальное значение. Поэтому по- замкнутая система автоматического регули(21) 4920675/25 (22) 19.03.91 (46) 23.12,92, Бюл. М 47 (71) Белорусский государственный университет им. В.И. Ленина (72) К.Н. Коростик и И.А. Малевич (56) Анисимова И.Д, и др. Полупроводниковые фотоприемники: Ультрафиолетовый, видимый и ближний диапазоны спектра/Под ред. В.И, Стафеева. — M. Радио и связь, 1984, с. 132.

Бурд А.М. и др, Температурная стабилизация фотоприемника с лавинным фотодиодом; — ПТЭ, N. 4, с, 176-178. (57) Сущность изобретения: фотоприемное устройство содержит стабилизируемый лавинный фотодиод, два усилителя шумовых, имйульсов лавинного фотодиода, два форми; рователя коротких импульсов, две схемы

2И, схему задержки, схему 2И-НЕ, формирователь импульсов калиброванной длительности и амплитуды, эмиттерный повторитель, интегратор и управляемый стабилизатор напряжения смещения лавинного фотодиода.В устройстве благодаря стабилизации частоты следования шумовых импульсов с выхода лавинного фотодиода поддерживается оптимальное значение коэффициента лавинно о умножения диода в широком температурном диапазоне, 1 ил.

1783320 рования позволяет поддер>кивать эту частоту постоянной в изменяющихся температурных условиях. Однако из-за того, что собственный шум усилителя зависит от температуры, а общий шум на его выходе системой автоматического регулирования поддерживается постоянным, относительный вклад шумов лавинного фотодиода s шумовой сигнал на выходе усилителя будет изменяться с изменением температуры. Это приводит к тому, что отклонение коэффициента лавинного умножения в лавинном фотодиоде от оптимального значения зависит от температурных условий эксплуатации устройстваа. Это обстоя тел ьство особен н о сильно ограничивает возмо>кности использования лавинных фотодиодов в фотоприемных устройствах, реализующих статистический одноквантовый метод регистрации информации в нестабильных температурных условиях.

Цель изобретения — повышение точности поддержания оптимального значения коэффициента лавинного умножения лавинного фотодиода фотоприемного устройства в изменяющихся температурных условиях.

Поставленная цель достигается тем, что в фотоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные стабилизируемый лавинный.фотодиод и первый усилитель шумовых импульсов лавинного фотодиода, а также последовательно соединенные формирователь импульсов калибро:ванной длительности и амплитуды, эмиттерный повторитель, интегратор, управляемый стабилизатор напряжейия пита ния лавинного фотодиода, дополнительно введены второй усилитель шумовых импуль. сов, аналогичный первому, первый и второй формирователи коротких импульсов одинаковой длительности и амплитуды, первая и вторая схемы 2И, схема задержки и схема

2И-НЕ, причем один вход первой схемы 2И соединен с выходом первого формировате-. ля, а второй через последовательно соединенные второй усилитель и второй .формирователь соединен с выходом стабилизируемого лавинного фотодиода, один вход схемы 2И-НЕ через схему задержки соединен с выходом первого формирователя, а второй — с выходом второго формирователя, выходы первой схемы 2И и схемы

2И-НЕ соединены с входами второй схемы

2И, выход которой подключен к входу формирователя калиброванной длительности и амплитуды.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

20 ких импульсов — с выходом стабилиэируемого лавинного фотодиода 1; один вход схемы

25 амплитуды

30 Устройство работает следующим образом. Шумовой сигнал стабилизируемого лавинного фотодиода 1 после усиления в

Устройство содержит стабилизируемый лавинный фотодиод 1 и подключенный к его выходу первый усилитель 2 шумовых импульсов, а также последовательно соединенные формирователь 3 импульсов калиброванной длительности, эмиттерный повторитель 4, интегратор 5 и управляемый стабилизатор 6 напряжения питания лавинного фотодиода 1, а также дополнительно введенные второй усилитель 7 шумовых импульсов, аналогичный первому, первый и второй формирователи 8, 9 коротких импульсов, первую 10 и вторую 11 схемы 2И, схему 12 задержки и схему 2И-НЕ 13. Один вход первой схемы 2И 10 соединен с выходом первого формирователя 8 коротких.импульсов, а другой через последовательно соединенные второй усилитель 7 шумовых импульсов и второй формирователь 9 корот2И вЂ” НЕ 13 через схему 12 задержки соединен с выходом первого формирователя 8, а другой — с выходом второго формирователя

9; выходы первой схемы 2И вЂ” НЕ 13 соединены с входами второй схемы 2И 11, выход которой подключен к входу формирователя

3 импульсов калиброванной длительности и усилителях 2 и 7 и формирования в формирователях 8 и 9 регистрируется схемой 2И

10. Если схемой 2И 10 регистрируется и> импульсов в единицу времени, то п1=пд+пу, где пд- число совпадающих (коррелированных) импульсов на выходе схемы 2И 10, обусловленных шумовыми импульсами стабилизируемого фотодиода; ny — число случайно совпадающих импульс в на входах схемы 2И 10, обусловленных шу эми усилителей 2 и 7. Схемой 12 задержки и пуп ьсная последовательность с выхода форм рователя 8 задерживается на время t> х, фе х— длительность импульсов, формируемых формирователями 8 и 9, поэтому схемой 2ИНЕ 13 регистрируется в единицу времени п =пу совпадающих импульсов. Поскольку полярность импульсов с выхода схемы 2ИНЕ 13 противрположна полярности импуль сов с выхода схемы 2И 10; то число импульсов, регистрируемых схемой 2И 11 пз = n1- пр = пд+пу - ny = пд . Импульсами с выхода схемы 2И 11 осуществляется запуск формирователя 3, выходной импульс. которого через эмиттерный повторитель 4 поступает на интегратор 5, выходным сигналом которого осуществляется управление стэби1783320

5 лиэатором 6 напряжения питания лавинного фотодиода 1. На выходе интегратора 5 выделяется сигнал управления, пропорциональный пд, не зависящий от шумов усилителей 2 и 7. Тогда. учитывая связь между дисперсией шумов лавинного фотодиода и частотой следования й(Оп г) шумовых импульсов, амплитуда которых превышает некоторый порог Опор

О2 гт(0ллрт- - у-до екр (— — ) г

Составитель К.Коростик

Техред М.Моргентал Корректор H, óHbKD

Редактор Г,Бельская

Заказ 4506 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

ПрОиаводСтвенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101 где р = - - г = о, о

О(т) — коэффициент корреляции шума на выходелавинного фотодиода, т -дисперсия шума лавинного фотодиода, можно видеть, что шумы усилителей 2 и 7 не оказывают влияния на точность поддержания частоты следования шумовых импульсов лавинного фотодиода. Это, в свою очередь, означает, что точность поддержания М на оптимальном уровне сохраняется в широком дь|апазоне температур, т.е. реализуется цель изобретения.

Формула изобретения

Фотоприемное устройство, содержащее последовательно соединенные стабилизируемый лавин ный фотодиод и усилитель шумовых импульсов лавинного фотодиода, а также последовательно соединенные формирователь импульсов калиброванной длительности и амплитуды, эмиттерный повторитель, интегратор и управляемый стабилизатор напряжения пи5 тания лавинного фотодиода, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности поддержания оптимального значения: . коэффициента лавинйого умножения лавинного фотодиода в изменяющихся темпера10 турных условиях, в него дополнительно. введены второй усилитель шумовых импульсов лавинного фотодиода, аналогичный первому, первый и второй формирователи коротких импульсов одинаковой длительно15 сти и амплитуды, первая и вторая схемы 2И, схема задержки и схема 2И вЂ”,НЕ, причем один вход первой схемы 2И соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, соединенного с первым

20 усилителем шумовых импульсов лавинного фотодиода. а второй через последовательно соединенные второй усилитель шумовых импульсов и второй формирователь коротких импульсов соединен с выходом стабили25 зируемого лавинного фотодиода, один вход схемы 2И-НЕ через схему задержки соединен с выходом первого формирователя коротких импульсов, а второй — с выходом второго формирователя коротких импуль30 сов, выходы первой схемы 2И и схемы 2ИНЕ соединены с входами второй схемы 2И. выход которой подключен к входу формирователя калиброванной длительности и амплитуды,