Фотомодулятор

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«о809500

3 4

=Л /б=: (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаявлеHo 3005,79 (21) 2774 184/18-21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 2802.81. Бюллетень Йо;8 (51)м. ) л 3

Н 03 К 3/281

Государственный комитет

СССР

IIo делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317., 7 (088. 8) Дата опубликования описания 280281

В.П.Будянов, А.К.Гребнев, А.И. Кривонос в, В.П.Волчков и В.A.Hóðãoìècòðoâ ! (72) Авторы . изобретения! тг - )fan (71) Заявитель (54) ФОТОМОДУЛЯТОР

Изобретение относится к контроль но-измерительной, импульсной и преоб разовательной технике и может быть использовано в контрольной, измерительной и цифровой аппаратуре.

Известны преобразователи частоты, построенные на основе транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями с двумя конденсаторами, с двумя транзисторами в разрядных цепях о(биполярными, МОП-транзисторами), в базовых цепях которых находятся фотоэлементы, с одним или неколькими источниками постоянного тока 11

Недостатком таких устройств является низкая термостабильность, нелинейнрсть преобразования, значительное число используемых элементов (фотоэлементов, источников постоянного тока). 20

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

;фотомодулятор, содержащий мультивибратор на транзисторах с двумя времязадающими конденсаторами в коллекторно-базовых цепях и с двумя токостабилизирующими полевыми транзисторами в базовых цепях, с двумя транзисторами в коллекторной нагрузке травзисто,ров противоположного им типа проводимости и с двумя дополнительными полевыми транзисторами, истоки которых подсоединены к базам транзисторов в коллекторной нагрузке ключевых транзисторов, а стоки-, к эмиттерам транзисторов и к минусовой шине источника питания (2).

Недостатком устройства является невысокая термостабильность, нелинейность преобразования и наличие дополнительного источника питания.

Цель изобретения - увеличение термостабильности и линейности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в фотомодулятор, содержащий мультивибратор на транзисторах с двумя времязадающими конденсаторами в коллекторно-базовых цепях и с двумя токостабилизирующими полевыми транзисторами в базовых цепях, с транзисторами в коллекторной нагрузке транзисторов противоположного им типа проводимости, с двумя дополнительными полевыми транзисторами, истоки которых подсоединены к базам транзисторов в коллекторной нагрузке транзисторов, а стоки — к эмиттерам транзисторов и к минусовой шине источника питания, введены два разрядных полевых тран809500 зистора, два термостабилизирующих полевых транзистора, два термокомпенсирующих транзистора одного типа проводимости с транзисторами мультивибратора, два дополнительных конденсатора, последовательно соединенные стабилитрон, варистор, фотодиод, при этом затворы всех полевых транзисторов кроме затворов термостабилизирующих полевых транзисторов„ подсоединены к катоду фотодиода, анод которого соединен с минусовой шиной источника питания, в каждом плече мультивибратора коллектор транзистора коллекторной нагрузки через дополнительный конденсатор соединен с ба» зой термокомпенсирующего транзистора, затвором и истоком термокомпенсирующего полевого транзистора, сток которого соединен с эмиттером термокомпенсирующего транзистора и стоком разрядного транзистора, исток которого соединен с катодом стабилитрона и плюсовой шиной источника питания.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство, в схеме которого использованы полевые транзисторы с изолированным затвором обогащающего вида и каналом р-типа, содержит ключевые транзисторы 1 и 2 р-п-р-типа эмиттеры которых соединены с минусовой шиной источника 3 питания, транзисторы 4 и 5 коллекторной нагрузки р-и-р-типа ключевых транзисторов, эмиттеры которых соединены с плюсовой шиной источника питания, дополнительные полевые транзисторы 6 и 7, подсоединенные истоками к базам транзисторов 4 и 5 коллекторной нагрузки, а стоками — к минусовой шине источника 3 питания, токостабилиэирующие полевые транзисторы 8 и 9 и разрядные полевые транзисторы 10 и 11, подключенные попарно-параллельно сто ками к базам ключевых транзисторов

2 и 1 соответственно, а истоками — к плюсовой шине источника питания, образуя разрядные цепи мультивибратора, делитель напряжения, одно плечо которого состоит из последовательно соединенных стабилитрона 12 и варистора 13, а другое — иэ фотодиода

14,,причем катод стабилитрона соединен с плюсовой шиной источника 3 пи" тания, анод фотодиода — с минусовой его шиной, а точка подключения катода фотодиода 14 и варистора 13 об" разует выход делителя напряжения, к которому подключены затворы полевых транзисторов 6-11, времяэадающие конденсаторы 15 и 16, термокомпенсирующие цепи, подсоединенные параллельно обкладкам времязадающих конденсаторов и состоящие из последовательно включенных дополнительного конденса" тора 17 (18 — в другом плече мульти1 ст

1. где Е

1 КО

1сто I.ко+1ло

ЕС (1.) напряжение источника 3 питания; емкость времязадающих конденсаторов 15 и 16; управляемая составляющая тока стока полевого транзистора; обратный ток запертых клю-. чевых транзисторов 1 и 2; неуправляемая составляющая тока стока полевого транзистора при запертом транзисторе. вибратора, обозначения для которого далее даны в скобках) и термокомпенсирующего транзистора 19 (20) с оторванным коллектором, при этом дополнительный конденсатор одной обкладкой подключен к коллектору ключевого транзистора 1(2) и к одной из обкладок время з адающего конде нсатора 15 (16 ) а другой — к базе термокомпенсирующего транзистора 19 (20) с оторванным коллектором, эмиттер которого подсоединен к точке подключения другой обкладки времязадающего конденсатора и базы ключевого транзистора термостабилизирующие полевые транзисторы

21 и 22, исток и затвор каждого иэ

15 которых соединен с базой термокомпенсирующего транзистора 19(20), а стокс его эмиттером.

Работа устройства заключается в следующем.

2О Схема устройства работает в автоколебательном режиме и аналогична известной схеме мультивибраторов.

Наличие спаренных полевых транзисторов 8 и 10 и 9 и 11 позволяет поддерживать при любом уровне входного сигнала коэффициент насыщения ключевых транзисторов 1 и 2 примерно на уровне двух, что значительно увеличивает надежность срабатывания схемы при одновременном упрощении элементной базы устройства, а также обеспечивает мягкий режим возбуждения схемы °

Использование термокомпенсирующих цепей из последовательно включенных

З5 дополнительного конденсатора 17(18) и термокомпенсирующего транзистора

19(20) с оторванным коллектором позволяет увеличить термостабильность схемы за счет компенсации обратных токов запертных ключевых транзисторов

1 и 2, Использование термостабилизирующих полевых транзисторов 21 и 22 обеспечивает увеличение термостабильности схемы за счет компенсирующих токов стока запертых полевых транзисторов

8-11.

В известных устройствах зависимость частоты генерируемого сигнала ,от электрических параметров схемы имеет вид

809500

В предлагаемом устройстве эта зависимость имеет вид

ЕС (2)

Как видно иэ (2), исключение иэ рассмотренного ?сто и 1ко, которые являются практически неуправляемыми параметрами схемы, резко повышает ее термо табильность.

Последовательное включение варистора 13 и стабилитрона 12 позволяет по- 10 лучить синтезированный варистор, что обеспечивает линейность преобразования светового потока Фх в частоту генерируемых сигналов. действительно, величина управля- !5 емой составляющей тока стока полевого транзистора 1ст связана с величиной тока фотодиода 14 1<рв зависимостью

I ð (3) 1ст =K ст где Кст — коэффициент передачи стабилитрона, имеющий постоянное значение.

Зависимость между управляющим световым потоком и током фотодиода линейная и имеет вид

ФХз Кфъ I срв | (4) 25 где K <рь —, коэффициент преобразования фотодиода постоянная ве- личина к се (5 ) общий коэффициент передачи; 35 световой поток на фотодиоде после подстановки (5) в (2) зависимость где K

ФХ

То гда получаем

К<РХ

ЕС (6) 40

«жоаким образом, предлагаемое устройство позволяет наряду с повышенной термостабильностью получать одновременно линейность преобразования свето-45 вого потока в частоту генерируемого сигнала.

Формула изобретения

Фотомодулятор, содержащий мультивибратор на транзисторах с двумя времязадающими конденсаторами в коллекторно-базовых цепях и с двумя токостабилизирующими полевыми транзисторами в базовых цепях, с транзисторами в коллекторной нагрузке транзисторов противоположного им типа проводимости, с двумя дополнительными полевыми транзисторами, истоки которых подсоединены к базам транзисторов в коллекторной нагрузке транзисторов, а стоки — к эмиттерам транзисторов и к минусовой шине источника питания, отличающийся тем, что с целью увеличения термастабильности и линейности, преобразования, введены два разрядных полевых. транзистора, два термостабилиэирующих полевых транзистора, два термокомпенсирующих транзистора одного типа проводимости с транзисторами мультивибратора, два дополнительных конденсатора, последо". вательно соединенные стабилитрон, варистор, фотодиод, при этом затворы всех полевых транзисторов, кроме затворов термостабилиэирующих полевых транзисторов, подсоединены к катоду фотодиода,.анод которого соединен с минусовой шиной источника питания, в каждом плече мультивибратора коллектор транзистора коллекторной нагрузки через дополнительный конденсатор соединен с базой термокомпенсирующего транзистора, затвором и истоком термокомпенсирующего полевого транзистора, сток которого соединен с эмиттером термокомпенсирующего транзистора и стоком разрядного транзистора, исток которого соединен с катодом стабилитрона и плюсовой шиной источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 402137, кл ° H 03 К 3/281, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 496660, кл. Н 03 К 3/281, 1975.

Составитель B.Áàãàíîâ

Редактор T. Ìåðìåëøòàéí Техред И. Табаков ич Корректор Г. Решет ннк

Зака э 455/75 Тираж 999 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений иоткрытий

l13035g Москва, Ж-35@ Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4