Оптоэлектронный усилитель Советский патент 1987 года по МПК H03F17/00 

11

Изобретение относится к области аналоговой оптоэлектронной техники и может быть использовано в линейных системах передачи информации,развя- зывающих усилителях,оптозлектронньк трансформаторах, бесконтактных датчиках процессов и объектов.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона и стабилиза- ция передаточной характеристики путем плавного, малоинерционного изменения по электрическому каналу глубины отрицательной оптической обратной связи, охватывающей усилитель.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя

Оптоэлектронный усилитель содержит светодиод 1, оптически связанный с первым фотодиодом 2 и с вторым фо- тодиодом 3, катод фотодиода 2 соединен с первым источником А постоянного напряжения, анод фотодиода 3 соединен с вторым источником 5 постоянного напряжения, первый усилитель 6 тока, неинвертирующий вход которого ч ерез резистор 7 соединен с источником 8 входных сигналов, а выход с анодом светодиода 1, катод которого соединен с шиной 9 нулевого потенциа ла, второй усилитель 10 тока,вход которого соединен с анодом фотодиода 2, а Бьрсод - с выходом 11 устройства В устройство введены третий усилитель 12 тока, первый 13 и второй 14 диоды Шотки,анод диода Шотки 13 соединен с неинвертирующим входом усилителя 12 тока, инвертирующий вход которого соединен с третьим источником 15 постоянного напряжения,анод диода Шотки 14 соединен с источником 16 сигналов управления, катоды диодов Шотки 13 и 14 соединены с катодом фотодиода 3. Один из входов усилителя 10 тока может быть соеди- нен с шиной 17 нулевого потенциала, электрически не связанной с шиной 9. Оптозлектронный усилитель работает следующим образом..

Источники 8 входных сигналов соз-

т

дает по цепи с резистором 7 ток , поступающий во входную цепь усилителя 6 тока, в выходной цепи последнего 6 возникает ток i, возбуждающий светодиод 1. Фотодиод 2, смещен- ный в обратном направлении источником 4 постоянного напряжения,при воздействии оптического сигнала,излучаемого светодиодом 1, генерирует

17 2

фототок i, поступающий во входную цепь усилителя 10 тока, который формирует на выходе 11 выходной сигнал устройства.

Фотодиод 3, смещенный в обратном направлении источником 5 постоянного напряжения,при воздействиии оптического сигнала, излучаемог о светодио- дом 1, генерирует фототок i , который влияет на уровень сигнала тока iff отрицательной обратной связи. Особенностью устройства является то, что сигнал обратной связи i не равен, а пропорционален фототоку i i c,j. j-Ki. Здесь коэффициен-т j- определяет долю фототока ifi, которая ответвляется в цепь с диодом 13, а следовательно, и во входную цепь усилителя 12, коэффициент - 1. Отношение К tpf/ij, являются коэффициентом усиления по току усилителя 12, коэффициент К 1

Диоды Шотки 13 и 14, источник 15 постоянного напряжения и источник 16 сигналов управления действуют в сочетании как управляемый переключатель фототока i. В зависимости от разности выходных потенциалов источников 15 и 16 фототок i j перераспределяется между диодами 13 и 14.Тем самым достигается возможность плавной регулировки коэффициента л- в диапазоне О - 1 .

При достаточно глубокой отрицательной обратной связи,охватывающей усилитель 6,фототок i, к ; /(4Kk; ) ij где k- и k,- - коэффициенты передачи тока соответственно по каналам с фотодиодами 2 и 3. Линейная передача сигналов входного тока обеспечивается в широком динамическом диапазоне, если коэффициенты k ; и k- зависят от тока i сд одинаково или подобно.Однако коэффициенты k; , k,- имеют, как правило, значительный технологический разброс и не могут перестраиваться в строго определенных и широких пределах.

В предлагаемом устройстве произве- дение -К удается регулировать в значительном диапазоне от О до К 1, поэтому принципиально несложно обеспечить режим повторения (при kj -j-Kk ) или режим усиления (при k ; / - -)) 1) входного тока даже при значительном технологическом разбросе коэффициентов k; и k,- .

313

Возможна и динамическая (или импульсная) перестройка передаточной характеристики оптоэлектронного усилителя по электрическому каналу.Пере- ключатеЛь фототока i ф в канале отрицательной обратной связи построен на малоинерционных диодах Шотки 13 и 14, способных переключаться за доли наносекунды.Поэтому при воздей- ствии импульсного сигнала от источника 16 глубина отрицательной оптической обратной связи, охватывающей усилитель 6 тока, а следовательно, коэффициент усиления по току устройства в целом изменяются весьма быстро в строго определенном диапазоне.

Таким образом, введение новых элементов - усилителя 12 тока, диодов Шотки 13 и 1А, источника 15 постоянного напряжения, источника 16 сигналов управления обеспечивает плавное, малоинерционное изменение по электрическому каналу глубины отрицатель- 1ной оптической обратной связи,охватывающей усилитель 6 тока, что гарантирует расширение динамического диапазона и стабилизацию передаточной характеристики оптоэлектронного усилителя даже при значительном технологическом разбросе коэффициентов

k; и k передачи тока в опти1, 1 ческих каналах с фотодиодами 2 иЗ.

Редактор Е.Папп

Составитель Н.Дубровская

Техред И.Попович Корректор А.Тяско

Заказ 3847/54Тираж 901

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,Москва,Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

0

5

0

174

Формула изобретения

Оптоэлектронный усилитель, содержащий светодиод, оптически связанный с первым и вторым фотодиодами,катод первого фотодиода и анод второго фотодиода соединены соответственно с первым и вторым источниками постоянного напряжения, первый усилитель тока, неинвертирующий вход которого соединен с одним выводом резистора, другой .вывод которого является входом оптоэлектронного усилителя,а выход - с анодом светодиода, катод которого соединен с общей шиной, второй усилитель тока, вход которого соединен с анодом первого фотодиода, а выход - с выходом усилителя, о т- личающийся тем,что, с целью расширения динамического диапазона и стабилизации передаточной характеристики, введены третий усилитель тока третий источник постоянного напряжения,источник сигнала управления,первый и второй диоды Шотки, анод первого диода Шотки соединен с неинвертирующим входом третьего усилителя тока, инвертирующий вход которого соединен с третьим источником постоянного напряжения,анод второго диода Шотки соединен с источником сигналов управления, катоды диодов Шотки объединены и соединены с катодом второго фотодиода.

Подписное

Изобретение может использоваться в линейных системах передачи информации и обеспечивает расширение динамического диапазона и стабилизацию передаточной х-ки путем плавного малоинерционного изменения по эл. каналу глубины отриц. оптической ОС, охватывающей усилитель. Сигнал от источника 8 входных сигналов проходит через резистор 7 и усилитель тока (УТ) 6 и возбуждает светодиод 1. Под воздействием излучения светодиода 1 фотодиоды 2,3,смещенные в обратном направлении соотв, источниками 4,5 постоянного напряжения, генерируют токи.Ток i фотодиода 2 через УТ 10 проходит на выход,а определенная доля тока фотодиода 3 поступает в цепь отриц. ОС, т.е. через УТ 12 на УТ 6. Диоды Шотки 13,14,источник 15 постоянного напряжения и источник 16 сигналов управления образуют управляемый переключатель фототока зависимости от разности потенциалов источников 15,16 изменяется доля тока , поступающего в цепь отриц. ОС. Введены УТ 12, источники 15,16 и диоды Шотки 13,14. 1 ил. (Л с со оо to СП П