Оптоэлектронное устройство длявозведения b квадрат

 

йафтсфрйачвВВ о п и JA"н ивСоюз Соввтскик

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 09 ° 02 ° 79 (21) 2725806/18-24 (51)М. Кл.з

G G 9/00 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Государственный комитет ссср по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.0181. Бюллетень Н9 2

Дата опубликования описания 18. 01. 81 (53) УДК 681. .335.5(088.8) (72) Авторы изобретения

М. Мухитдинов, У.У. Назаров и Т.A. Юсупов

Ферганский политехнический институт (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ

В КВАДРАТ!

Изобретение относится к автома" тике и вычислительной технике.

Известны оптоэлектронные устрой-. ства для возведения в квадрат, выполненные по мостовой схеме. Одно из таких устройств содержит два оптрона, включенных в смежные плечи резистивной мостовой схемы, в одну из диагоналей которой включен источник питания, источник входного сигнала, соединенный с входами оптронов, и схему вычитания постоянной сос-.. тавляющей, входы которой соединены с другой диагональю мостовой схемы, выходы которой являются выходами устройства (1j.

Недостатки устройства — его сложность и необходимость введения оптрона с квадратичной характеристикой on- 20 трона

Известно также оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее оптрон с квадратичной характеристикой, фотоприемник 25 которого соединен через источник питания с нагрузочным резистором, резистивный делитель напряжения, выходную схему вычитания постоянной составляющей, источник входного сиг 3Q нала и схему управления входным

:током излучения .оптрона (2 ).

Работа данного устройства возможна лишь при наличии оптрона с квадратичной характеристикой. В действительности оптроны имеют передаточные характеристики, отличные оТ квадратичной, приближаясь к ней лишь в некотором узком участке (обычно в начальном). Поэтому динамический диапазон изменения. входного сигнала в этом устройстве ограничен шириной квадратичного участка.

Наиболее близким техническим решением к данному является оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развяэывающий светодиодный фоторезисторный оптрон, перрый вывод фоторезистора которого является выходом устройства и через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала, и ограничительный резистор 3).

Недостатками данного устройства являются ограниченная точность, малый динамический диапазон и сложность, 796871

1с = д +Io, Подставим (8) в (3), а выражение у5 (3) в (2), тогда для выходного нап.I

Цель изобретения — расширение динамического диапазона, повыаение точности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развязывающий светодиодный фоторезисторный оптрон, первый вывод фоторезистора которого является выходом устройства и через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала, и ограничительный резистор, введен источник напряжения смещения, включенный параллельно светодиоду развязывающего оптрона, катод которого связан с шиной нулевого потенциала и одним выводом источника входного сигнала, а анод светодиода через ограничительный резистор соединен с другим выводом источника входного сигнала и вто- 2() рым выводом фоторезистора развязывающего оптрона.

На чертеже приведена схема оптоэлектронного устройства для возведения в квадрат. 25

Устройство содержит светодиод (излучатель) 1 и фоторезистор 2 развязывающего оптрона 3, нагрузочный резистор 4, ограничительный резистор

5, источник 6 входного сигнала и ис- ЗО точник 7 напряжения смещения.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал с источника 6 входного сигнала поступает на параллельную цепь, состоящую из цепей излуча35 теля 1 и фоторезистора 2. Через эти цепи начинают протекать токи, величины которых определяются параметрами данных цепей. Излучатель 1, до этого подготовленный для генерирования оптического излучения источником

7 постоянного смещения, начинает излучать. Фоторезистор 2 оптрона 3 под действием излучения излучателя 1 уменьшает свое сопротивление. При ф5 этом увеличивается ток в цепи фоторезистора 2, а следовательно, и падение иапряжения на нагрузочном резисторе. 4, являющееся выходньм напряжением устройства: во-первых, 5р от уменьшения сопротивления фоторезистора 2, и, во-вторых, от величины самого входного сигнала, являющегося напряжением питания для цепи фотореэистора 2.

Выходное напряжение устройства, снимаемое с нагрузочного резистора

4, можно определить следующим образом: R н выл ьн Яа>+%н (i) где 0 щ - напряжение выходного сиг- 46 налау

К н -. сопротивление нагруэочного резистора 4. йф - сопротивление фоторезистора 2.

Пренебрегая величиной R„ rro сравнению с йф, исходя из условия

К,«К ф (это условие всегда можно обеспечить выбором величины йн) и, выражая сопротивление Rq> через проводимость g4,„ равенство (1) перепишем в виде

usblx = "въ нЯа (2)

При линейной передаточной характеристике оптрона, т.е.

g =к„z", (3) где К.(— коэффициент пропорциональностиу

I — приведенный ток светодиода

1, учитывающий наличие нелинейного участка в люксамперной характеристике (ЛАХ)светодиода 1, в пределах которого он не излучает.

Приведенный ток I с светодиода 1

% определяется как с с со (4) где Тс — действительный ток светодиода 1;

I — величина действительного тока I светодиода 1, при котором он начинает излучать.

Значение I« o e e eTc Hs JIAX конкретного светодиода и находится в пределах 0,5-1 мА.

Источник 7 постоянного смещения служит для вывода светодиода 1 на рабочую точку по JIAX, и величина его тока Io выбирается на основе зависимости (4), т.е.

Io = Ico (5)

Поскольку светодиод 1 является токовым элементом, то напряжение на нем, начиная с некоторого значения тока Тс (в данном случае 1с =Zc ) остается неизменным, это означает, что светодиод открыт .и его проводимость силвно возросла. Поэтому ток

IR-, протекающий через ограничительный резистор 5, определяется исключительно его сопротивлением, т.е

Ussxx

"ъ (6) где R> - сопротивление ограничительного резистора 5. 1ок 1с, протекающий через светодиод 1, определяется как сумма двух токов

Подставляя в (4)выражение (7) и учитывая равенство (5), для приведенного тока ?ссветодиода 1 имеем с IR Iо Ico ZR = „(8) з

796871

Формула изобретения

Составитель Ю. Козлов

Редакто Ф. Муха Тех ед А. АЧ Ко кто О.

Заказ 9772 6 Тираж 756 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35 Ра ская наб.

4 5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, ряжения 0+„q устройства получим следующее выражение:

Ом еь к= ех"нK«K вх (9) ъ

Rí 5 где К=К вЂ „ — множительный коэффициR3 ент.

Последнее выражение показывает, что устройство осуществляет операцию возведения в квадрат входного сиг- fO нала 0ggt

Динамический диапазон устройства по входу расширяется за счет использования оптрона, имеющего линейную характеристику в широких пределах.

Применеие линейного оптрона позволяет повысить точность, кроме того, разработанное устройство упрощается так как содержит меньшее количество элементов и, следовательно, повышается надежность его работы.

Оптоэлектронное устройство для воз-25 ведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развязывающий оптрон, первый вывод фоторезистора которого является выходом устрой.ства и через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала., и ограничительный резистор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, повыаения точности и упрощения устройства, в него введены источник напряжения смещения, включенный параллельно светодиоду развязывающего оптрона, катод которого связан с шиной нулевого потенциала и одним выводом источника входного сигнала, а анод светодиода через ограничительный резистор соединен с другим выводом источника входного сигнала и вторым выводом фоторезистора развязывающего оптрона.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 9 438997, кл. G 06 С 9/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 444400667733, кл. 6 06 G 9/00, 1973. °

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2714568/28-24, кл. G 06 С 9/00, 15.01.79 (прототип).