Оптоэлектронное множительное устройство

 

ОП ИСАНИ

И ЗОБ РЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соввтскмх

Социалистических

Республик

1634307 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено25.10.76 (21} 2414736/182

1) M. Кл

g 06 Я 9/00 с присоединением заявки №

Гваудврственньй квинтет

Совета Мнннстрав СССР пв делам нзобретеннй н еткрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано25 11 —,8 Бюллетень № (45) Дата опубликования описания 28.11

3) УДК681.335.,5 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Русланов, B. И. Русланов и В. М, Беляков (71) Заявитель

Московский ордена Ленина авиационный институт им. С. Орджоникидзе (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ МНОЖИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к устройствам перемножения двух алектри« ческнх сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, специализированных вычислителях систем управления, в измерительных устройствах и т.п.

Известны оптоалектронные множител ные устройства.

1О

Одно из известных множительных устройств содержит фоторезисторы, включенные в два смежных плеча моста, в диагональ которого включены источник одного из входных сигналов и нагруэочный 1 резистор, а также находящиеся в оптической связи с фоторезисторами источники излучения, например, последовательно и согласно включенные полупроводниковые светодиоды и цепь смещения (11

Недостатком такого множительного устройства является значительная нелинейность его характеристики.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является электронное множительное устройство, содержащее фоторезистивный мост,в одну диагональ которого включены послед вательно соединенные первый источник входного сигнала и первый масштабнь|й резистор, а в другую - нагруэочный резистор, причем фоторезисторы моста оптически связаны с соответствующими свьтодиодами, катод первого и аноц второго у которых соединены через последовательно включенные второй источник вход ного сиР нала и второй масштабный резиотор с шиной нулевого потенциала, и блок задания напряжения смещения (21

Н ед остатком этого м ножительн ого устройства является отсутствие общей точки блока задания напряжения смещения и источников входных сигналов, что ограничивает регулировочные способнооти устройства, а следовательно и сферу его применения. Кроме того, известное

634307 устройство имеет низкую чувствительность, 11епью изобретения является увеличение чувствительности и регупировочной способности устройства за счет взаимного согласования источников входных сигналов и блока задания напряжения смещения, Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронном множительном устройстве блок задания напряжения смещения содержит два последовательно и согласно включенных источника постоянного напряжении, одни выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, а другие выводы через ограничительные резисторы соединены соответственно с анодом первого и катодом второго светодиодов, причем фоторезисторы, включенные в противоположные плечи фотореэистивного моста, оптически связаны с соответсч вующим и светодиодами.

На чертеже представлена принпипиапь ная электрическая схема оптоэлектронного множительного устройства, выполненная согласно данному изобретению, Устройство содержит фоторезисторы 1, 2, 3, 4, соединенные в фоторезистивный мост, в одну диагональ которого включены последоватепьно соединенные первый З© масштабный резистор 5 и первый источник входного сигнала 6, а в другую диаRime ьь!х ьк

4 Р (> +>3(<> >,) где К1, R, и R4 — сопротивление соответствующих фотореэисторов, Рд - сопротивпение нагруэочного ре- 40 зистора 7.

ПриП 0 мост сбалансирован и вели- Ж1 чины сопротивлений соответствующих фоторезисторов 1, 2, 3, 4, будут R R

1 R< Яф .При появлении

45 о

О „Ф О разбаланс моста происходит эа ьхi счет противофазных изменений сопротивлений фоторезисторов К и Б (или

a P>, R ), вкпюченных в смежные плечи моста, на величину 56 р2 Ф

Г ри этом дпя напряжения на выходе схемы при Я р =М,р -дк и Я -A+ дЯ о 2 0 можно получить выражение Ро д л,р,(,-(„1 1 2Я, 4Я, + н гонапь - нагрузочный резистор 7, фотореэисторы 1, 4 и 2, 3 моста оптически связаны с cooòçåòñòâóþøèìè первым 8 и вторым 9 светодиодами, катод пер вого светодиода 8 и анод второго светодиода 9, соединены через последовательно включенные второй масштабный резистор

10 и второй источник входного сигнала

11 с шиной нулевого потенциала, блок задания напряжения смещения 12, который содержит два последовательно и согласно включенных источника постоянного напряжения 13 и 14 и ограничительные резисторы 15 и 16.

Устройство работает следующим обра зом.

Приращения токов через светодиоды

8 и 9 буцут опрецепяться величиной сигнала со второго источника 11, а преобпацание одного из токов определится знаком Ц к . Изменение токов через светодиоды 8 и 9 приведет к разбалансировке фоторезистивного моста с фоторезисторами 1, 2, 3, 4, что при

U y 4 0 позволит получить на наА грузочном резисторе 7 напряжение „к ьх, як, °

Напряжение на выходе фоторезистивного моста 2"З т

2(Ç W )i Ð (Z ZÄ

ЧН

- д2

Цэх 2 2Я,.(ô„. „ I (дЧ

Я„

Н

Можно показать что в случае вкпючения в мост четырех фоторезисторов 1 °

2, 3, 4 и в пренебрежении квадратичным членом знаменателя выходное напряжение моста будет равно

Фо Н век =

Выбор рабочей точки фоторезисторного оптрона на участках статической передаточной характеристики, где сопротивление сравнительно мало, приводит к уменьшению чувствительности устройства в цепом.

Однако, при этом увеличивается стабил ность работы и расширяется частотный диапазон множительного устройства.

634397 фоторезистора в действительно выДля сопротивления линейном приближении ражение выходных хара ктеристик при и зм ен енин напряжений источников U n Д в

Ы ВХ2 пределах от 0 до +10 В составляла около 0,1-0,3.7.

Простота схемы и наличие обшей точки у источников постоянного напряжения

13 и 14, источников входных сигналов

6 и 11 при увеличенной чувствительности делают возможным использование разработанного оптоэлектронного множительного устройства в объектах вычислительной и измерительной техники и автоматики, Оптоэлектронное множительное устройство, содержащее фоторезистивный мост, в одну диагональ которого включены последовательно соединенные первьй источник входного сигнала и первый масштабный резистор, а в другую — нагрузочный резистор, причем фоторезисторы моста оптически связаны с соответствующими светодиодами, катод первого и анод второго у которых соединены через последовательно включенные второй источник входного сигнала и второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, и блок задания напряжения смешения, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и регулировочной способности устройства за счет взаимного согласования источников входных сигналов и блока задания напряжения смещения, блок задания напряжения смешения содержит два последовательно и согласно включенных источника постоянного напряжения, одни выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, а другие выводы через ограничительные резисторы соединены соответственно с анодом первого и катодом второго светоди« одов, причем . фоторезисторы, включенные в противоположные плечи фоторезистивного моста, оптически связаны с соответствующими светодиодами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Автономов В. А, и др. Оптоэлектронное устройство для перемножения аналоговых величин, Электронная техника

cep. VI, "Микроэлектроника, вып. 2, 1969, с. 14.

2. А вт орск о е свид етел ьство СССР

М 297045, кл. Cj 06 Cj 7/16, 1969. где 7,р — сопротивление фоторезистора о в выбранной рабочей точке при токе через светодиод, равном 3 4 P — те 4о с4 кущее значение тока через светодиод; 36

К вЂ” коэффициент чувствительности фоторезисторного оптрона в рабочей точке.

Зля мостовой схемы со светодиодами можно получить, что

Е l3sx т

N =+ с4 2 g 4 22и вх1

В этом выражении EE„E - напряжение источников постоянного напря- щ жения 13 и 14; Q - напряжение

Вхя источника 11 второго из перемножаемых сигналов, аЧ1 - сопротивление в его вход цепи; н Ч 4 tg +Я +. где Й и с4 — статистические д д 2. сопротивления светодиодов в рабочей точке; К g u R g — внутренние со

2 противления источников 13 и 14;34о, 4ов Л сопротивления ограничительных резисторов 15 и 16. В связи с малыми значь- щ ниями Я < иК „й практически равно 4ор> Ч1 " Ь

Из выражения для %, иЭ „следует, СА 1,2 что ц

Вх

4к, -К

ЯИКА Р

Бх

С учетом этого выражение.ansrlTBb, множительного устройства с четырьмя фоторезисторами примет вид 46 кн э

При двух фоторезисторах чувствитель- 4S ность устройства будет в два раза меньше.

Экспериментально испытывалось множительное устройство с оптронами, у которых при токе светодиодов Зсмк, р «6 мА 3Е сопротивление фоторезисторов7 - 15,3кОм. о

Приращения тбка через светодиоды дД

0,5 мА вызывали изменения сопротиьления фоторезисторов, равные д К,р

=+0,8 кОм. Остальные параметры схемы Я имели следующие значения: Я< 5 кОм, R =2,1 кОм и Б, „=330 Ом. Йелинейность

Формула изобретения

634307 (Составитель Ю, Козлов

Редактор Д. Мепуришвили Техред H. Андрейчук КорректорЯ. Небола

Заказ 6764/48 . Тираж 784 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., g. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.-Проектная, 4