Фоточувствительный усилитель Советский патент 1983 года по МПК H03F17/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может.быть использовано для приема оптического излучения в системах связи, локации, сигнализации и управления.

Известен фоточувствительный усилитель, содержащий фотоприемник, усилитель, фильтр и нагрузку 1.

Однако известный фоточувствительный усилитель обладает недостаточно высокой помехозащищенностью. Цель изобретения повышение помехозащищенности.

Поставленная цель достигается тем, что в фоточувствительном усилителе, содержащем фотоприемник, усилитель, фильтр и нагрузку, фильтр выполнен в виде фильтра верхних частот и включен между фотоприемником и.усилителем, к выходу которого подключены последовательно соединенные введенный режекторный фильтр и нагрузка, между точкой соединения которых и входом фильтра верхних частот BKjra4eH введенный резистор положительной обратной связи. на чертеже представлена структурная электрическая схема фоточувствительного усилителя.

Фоточувствительный усилитель со- i держит фотоприемник 1, один из электг родов которого подключен к источнику смещения 2, фильтр верхних частот СФВЧ) 3 , усилитель 4, режекторннй фильтр 5, нагрузку 6 и резистор 7 положительной обратной связи.

Фоточувствительный усилитель работает следуювщм образом.

Поток оптического излучения, падающий на светочувствительную площадку фотоприемника 1, вызывает протекание в его. цепи тока пропорцио;Нального интенсивности падающего света. Для расширения динамического диапазона фотоприемника 1 на него подается постоянное напряжение от источника смещения 2. Изменение интенсивности падающего на фотоприемник света вызывает соответствующее изменение величины фототока, которое в свою очередь, приводит к появлению переменной составляющей напряжения на нагрузке фотоприемника 1, состоящей из последовательно включенных сопротивления резистора 7 и выходного сопротивления фоточувствительного усилителя 4. Составляющая спектра этого напряжения, попадающая в полосу пропускания фильтра верхних частот 3, роль которого выполняют, как правило входная разделительная RC цепь усилителя, поступает на вход усилителя 4, имеющего коэффициент передачи, близкий к единице, в качестве которого может быть использован, например, операционный усилитель, охваченный 100%-ной отрицательной обратной связью по напряжению. Сигнал с выхода усилителя 4

через режекторный фильтр 5 поступает на выход фоточувствительного усилтеля. В случае воздействия на устройство фоновой помехи с модуляцией, соредоточенной по спектру, режекторный фильтр 5 может представлять собой, . например, параллельный колебательный контур, настроенный на частоту помехи.

Нагрузкой б фотоприемного устройства является резистор. С.выхода фотоприемного устройства через резистор 7 выходной сигнал поступает в цепь фотоприемника 1, замьакая тем самым цепь положительной обратной связи для спектральных составляющих фототока фотоприемника 1, прпадаюицих в полосу пропускания последовательно включенных фильтра верхних частот 3 и режекторного фильтра 5.

Повышение помехозащищенности-при сохранении высокой чувствительности к полезному сигналу достигается за счет уменьшения сопротивления нагрузки фотоприемника, с целью расширения динамического диапазона фотоприемника до величины, когда на выходе устройства отсутствует мультипликативная помеха, и за счетприменени частотно-зависимой положительной обратной связи. Амплитудно-частотная характеристика ( АЧХ ) петли положительной обратной связи формируется таким образе, чтобы частота полезного сигнала попадала в полосу пропускания последовательно включенных режекторного фильтра 5 и ФВЧ 3, а помеха подавлялась. Применение положительной обратной связи приводит к росту напряжения полезного сигнала на нагрузке фотоприемника, что эквивалентно повышению сопротивления нагрузки фотоприемника. При этом эквивалентное сопротивление нагрузки фотоприемника Лнэ описывается выражением

Чъ(-- 1Гк7(ЙГ)

где UJ - частота модуляции интенсивности принимаемого излучения;R - сопротивление резистора 7

устройства; К(шК частотно-зависимый коэф-s

фициент передачи петли положительной обратной связи. Так как в петле положительной обратной связи используется усилитель 4 с коэффициентом передачи меньшим еди,ницы, а фильтры реализованы на основе пассивных элементов, коэффициент передачи петли положительной обратной связи К не может быть большим единицы. Это делает устройство устойчивым и дает возможность реализовать сколь угодно сложную АЧХ петли положительной обратной связи в соответствии со спектрами модуляции сигнала и фоновой помехи. Степень подав ления помехи V , определяемая как отношениечувствительности устройства к полезному сигналу и чувствитель ности устройства к фоновой помехе, приближенно описывается выражением: где К - коэффициент передачи петли положительной обратной связи на частотах полезного сигнала4Таким образом, в предлагаемом уст ройстве реализуется частотно-зависимая .положительная обратная связь с выхода фоточувствительного усилителя в цепь нагрузки фотоприемника. Дл спектральных составлякедих фдтотока. вызванных помехой, не попадающих в полосу действия положительной обратной связи, эквивалентное сопротивление нагрузки фотоприемника мало и состоит из последовательно включенного сопротивления резистора 7 и выходного сопротивления фоточувствительного усилИ1;еля. Величина сопротивлений выбирается из условия отсутствия мультипликативной помехи на выходе устройства. Для спектральных составляющих фототока полезного сигнала, попадающих в полосу действия положительной обратной связи, зквивалентное сопротивление нагрузки фотоприемника возрастает пропорционально глубине положительной обратной связи. Этим обеспечивается .повышение чувствительности устройства к полезному сигналу, Так как коэффициент передачи петли положительной обратной связи в устройстве менее единицы, можно релизовать сколь угодно Сложную АЧХ цепи положительной обратной связи, осуществивтем : сакоом эффективное подавление практически любой фоновой помехи, при сохранении высокой Чувствительности фоточувствительного усилителя к полезному сигналу. Испытания фоточувствительного усилителя показали, что в случае фотоприема полезного сигнала при наличии . модулированной фоновой помехи, например, сосредоточенной по спектру от источников искусственного освещения, включенных в сеть переменного тока, предлагаемое устройства обеспечивает в 100 раз лучшую помехозащищенность при сохранении высокой чувствительности к полезному сигнсшу. При зтом мультипликативная помеха на выходе устройства практически отсутствует. .

ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ , содержащий фотоприемник, усилитель , фильтр и нагрузку, отличающийся тем, что, с целью повЕлцения псялехоэащнщенности, фильтр выполнен в виде фильтра верхних частот и вклиучен между фотоприемником и усилителем,к выходу которого подключены последовательно соединенные введ енный режекторный фильтр и нагрузка, мезкду точкой соединения которых И входом фильтра верхних частот включен введенный резистор положительной обратной связи. § -Vto to to oo 00 л//: -о