Фоточувствительный усилитель Советский патент 1987 года по МПК H03K5/01 

13

Изобретение относится к области радиотехники, к электроннььм усилителям и может быть использовано в фотоэлектрических преобразователях, например в фотодатчиках угла поворота ротора шагового двигателя.

Цель изобретения - повышение точности работы быстродействия и разрешающей способности устройства,

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема устройства.

Фоточувствительный усилитель содержит последовательно соединенные фотоприемник 1, усилитель-ограничитель 2, триггер Шмитта 3э последовательно соединенные управляемый генератор 4, формирователь 5 синхроимпульсов и буферный элемент 6, выходом сое днненный с фотоприемником 1, а выход триггера Шмитта 3 соединен с информационным входом формирователя 5 синхроимпульсов., информационный выход которого является выходом устройства, а управляющий вход управляемого генератора 4 является управляющим входом устройства. Формирователь 5 синхро-, импульсов представляет собой первый и второй D-триггеры 7 и 8, вход пер- вого соединен с информационной шин ой формирователя 5, тактовый вход которого соединен с синхронизирующим входом первого D-триггера 7, прямой вы

ход которого соединен с D-входом второго D-триггера 8 синхронизирующий вход которого соединен через инвертор 9 с тактовой шиной формировате- - ля 5 р выход с первым входом элемента И 10 и вьгходной шиной 1 1 фоточув- ствительного усилителя, второй вход элемента И 10 соединен с выходной шиной формирователя.5,

Буферный элемент 6 может быть выполнен на двунаправленном аналоговом ключе,

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии на выходе усилителя-ограничителя 2 - низкий уровень напряжения, соответствующий уровню Лог о С управляемого генератора 4 подаются импульсы на синхронизирующие входы D-триггеров 7 и 8, В результате на прямых выходах D-триггеров 7 и 8 устанавливаются низкие уровни - Лог, О, на первом входе элемента И 10 - низкий уровень Лог, О, а на втором его входе

5 0 5 О

5

0

5

Q g

792

выс(5кий уровень - Лог, 1, поэтому на выходе элемента И 10 - 1изкий уровень - Лог, О, На выходе фотоприемника 1 - высокий уровень управляющего сигнала - Лог, 1, емкость его п-р перехода минимальна.

Если фотоприемник 1 захватил по- ток света, то в нем начинает плавно нарастать ток (фотоЭДС) и, как только значение фотоЭДС станет равным или больше порогового значения на входе усилителя-ограничителя 2, последний запирается, на его вьтходе появляется высокий уровень напряжения - Лог, 1, триггер 3 Шмитта переключается. Поступивший на вход первого D-триггера 7 высокий уровень напряжения - Лог, 1 фронтом импульса с генератора 4 записывается в D-триг- гер 7, на его прямом выходе появляется высокий уровень - Лог, Г , D- триггер 8 остается в первоначальном состоянии, на его прямом выходе - низкий уровень - Лог, О, поэтому на выходе элемента И 10 сохраняется низкий уровень сигнала - Лог,.О, Одновременно тот же импульс управления через генератор 4 и инвертор 9 поступает на синхронизирующий вход D-триггера 8 и, как только появляется переход сигнала с генератора 4 из уровня Лог, О в Лог, Г , происходит срабатывание D-триггера 8 и Лоп, 1 с D-триггера 7 переписывается в D-триггер В, на его прямом выходе появляется высокий уровень - Лог,1, но на выходе элемента И 10 по-прежнему - низкий уровень - Лог, О,

Высокий уровень сигнала с прямого выхода D-триггера 8 доступает на выход устройства. Так происходит формирование фронта импульса с фотоприемника 1, При снижении светового потока на выходе усилителя-ограничителя 2 формируется задний фронт импульса, уровень Лог, О импульсом с генератора 4 записывается в D-триггер 7, на его инверсном выходе появляется вь сокий уровень - Лог, 1, в результате на первом и втором входах элемента И 10 - высокие уровни - Лог, 1, на его выходе также возникает высокий уровень сигнала с крутым фронтом Лог, 1, С появлением перехода сигнала с генератора 4 из Лог, 1 в Лог, О на входе инвертора 9, на его выходе появляется инверсный сигнал, который переключает D-триггер

13

8 в исходное положение (на его прямом выходе - Лог. О), тогда на выходе элемента И 10 появляется крутой перепад напряжения из уровня Лог. 1 на уровень Лог. О, т.е. происходит формирование элемента И 10 и D-триг- герами 7 и 8 короткого импульса положительной полярности, напряжение Лог. 1 через буферный элемент 6 прикладывается к фотоприемнику 1 . FlaKon- ленные к области п-р фотоприемника заряды практически мгновенно рассасываются и фотоприемник 1 приходит в исходное состояние за очень малое время, градиент концентрации дырок в базе снова возрастает. Одновременно с появлением заднего фронта импульса на выходе управляемого г енера- тора 4 на выходе 11 устройства появляется низкий уровень сигнала Лог.О При появлении следующего импульса фотопотока на входе восстановленного фотоприемника 1 процессы повторяются При этом градиент концентрации дырок в начале формирования импульса в фотоприемнике все время остается пос- тоянной величиной, не зависящей от скорости модуляции фотопотока, так как сигналы восстановления фотоприемника в исходное положение всегда имеют строго постоянную форму, которая не зависит от скорости и частоты модуляции фотопотока, что и приводит к увеличению точности работы устройства. Триггер Шмитта 3 увеличивает устойчивость работы фоточувствительного усилителя, в особенности на низких скоростях модуляции светового

Составитель В. Чижиков Редактор Л. Гратилло Техред Л.Сердюкова Корректор М.Пожо

Заказ 4245/55 Тираж 901Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

9879

потока. Одпс време нно унеличснис надежности работы фоточувстрительного усилителя в широком диапазоне частот модуляции светового потока происходит за счет изменения длительности и скважности выходного сигнала управляющей шины управляемого генератора 4. Такой режим управления фотоприемQ НИКОМ обеспечивает наибольшее постоянство градиента концентрации дырок в базе, так как повысилась устойчивость работы фоточувствительного усилителя при низких скоростях модуля- J5 ции фотопотока, когда, например, автоматически увеличивается длительность импульса обратной связи при помощи перестраивающегося генератора.

20

Формула изобретения

Фоточувствительный усилитель, содержащий последовательно соединенные фотоприемник, усилитель-органичи5 тель, триггер Шмитта, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности работы, быстродействия и разрешающей способности устройства, в него введены последовательно

0 соединенные управляемый генератор, формироватеоТЬ синхроимпульсов и буферный элемент, выходом соединенный с фотоприемником, а выход триггера Шмитта соединен с информационнь м входом формирователя синхроимпульсов, информационный выход которого является выходом устройства, а управляющий вход управляемого генератора является управляющим входом устройства.

Изобретение .может быть использовано в фотоэлектрических преобразователях, например в фотодатчиках угла поворота ротора шагового двигателя. Фоточувствительный усилитель содержит фотоприемник 1, усилитель- ограничитель 2, триггер Шмитта 3, управляемый генератор 4, формирователь 5синхроимпульсов, буферный элемент (БЭ) 6, D-триггеры 7, 8, инвертор 9, элемент И 10 и выходную шину 11. БЭ 6может быть выполнен на двунаправленном аналоговом ключе. Изобретение позволяет повысить точность работы и увеличить помехоустойчивость фоточувствительного усилителя. 1 -ил. // (Л со со со оо М со