Фотоприемное устройство Советский патент 1991 года по МПК H03F17/00 

Изобретение относится к устройст - вам для регистрации потоков излучения и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения для прецизионного измерения положения или смещения светового пучка.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже представлена принципиальная схема фотоприемного устройства. °

Фотоприемное устройство содержи.т первый и второй транзисторы 1 и 2, первый, второй, третий и четвертый операционные усилители (ОУ) 3-6, первый, второй, третий, и четвертый резисторы 7-10, источник П питания, источник 12 смещения, фотодиоды 13 и 14.

Фотоприемное устройство работает следующим образом.

Регистрируемый световой пучок проецируется на два фотодиода 13, 14 и возбуждает в них соответствующие фототоки. Если входной ток первого ОУ 3 достаточно мал, то фототек фотодиода I3 является также током коллектора первого транзистора 1. За счет отрицательной обратной связи напряжение на неинвертирующем входе первого ОУ 3 устанавливается близким к нулю. Благодаря этому фотодиод 13 работает в режиме короткого. замыкания, при

ки, зависящий от температуры. Если первый и второй транзисторы 1, 2 выполнены на одной, подложке, а первый и второй резисторы 7, 8 близки по величине, тогда и близки коллектор- - ные токи зтих транзисторов. При этом на инвертирующий вход второго ОУ 4 поступает ток, пропорциональньй разности световых потоков, падающих на. фотодиоды 13 я 14.

На инвертирующий вход третьего ОУ 5, напряжение на котором относительно шины нулевого потенциала близко к нулю (виртуальная земля), поступает суммарный фототок фотодиодов 13, 14, пропорциональный световому потоку регистрируемого пучка. Принимая во внимание, что благодаря наличию сист емы автоматического р1егулиро- вания усиления, состоящей из третьего и четвертого ОУ 5, 6 и третьего резистора 9, выходное напряжение треч

10

тьего ОУ 5 поддерживается равным напряжену|ю источника 12.

I

Таким образом, в силу идентичности выполнения третьего И четвертого резисторов 9 и 10 выходной сигнал не зависит от светового потока, т.е. по сравнению с прототипом существенно повышается точность при регистрации дифференциального изменения токов фотодиода 13 и 14.

Формула изобретения

15

Фотоприемное устройство, содержащее первый, и второй операционные уси лители, инвертирующий и неинвертирую щий входы которых соответственно сое

20 дииены с общей тиной, первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу первого операционного ycнлиteля, коллекторы соединены соответственно с не25 инвертирующим входом первого и инвер тирующим входом второго операционных усилителей, а эмиттеры -через соответственно первый и второй резисторы соединены с источником питания, третий-Г

30 операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к обшей щи- не, а между инвертируюшим входом и выхо дом включен третий резистор, четвёртый операционный усилитель, инвертикотором отсутствует его ток утеч- Чц рующий вход которого соединен с вы40

45

50

55.

ходом третьего операционного усили- теля, четвертый резистор, включенный между инвертирующим входом второго операционного усилителя и.его выходом, который является выходом фото- приемчого устройства, между неинвертирующим входом первого и инвертирую щим входом второго операционных усилителей включены два последовательно и встречно соединенных фотодиода, общая точка которых подключена к инвертирующему входу третьего операционного усилителя отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния точности, третий и четвертый ре-- зисторы выполнены электронно управля емыми, а их входы,управления объединены и соединены с выходом четвертого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к . дополнительно введенному источнику смещения.

тьего ОУ 5 поддерживается равным напряжену|ю источника 12.

I

Таким образом, в силу идентичности выполнения третьего И четвертого резисторов 9 и 10 выходной сигнал не зависит от светового потока, т.е. по сравнению с прототипом существенно повышается точность при регистрации дифференциального изменения токов фотодиода 13 и 14.

Формула изобретения

15

Фотоприемное устройство, содержащее первый, и второй операционные усилители, инвертирующий и неинвертирующий входы которых соответственно сое20 дииены с общей тиной, первый и второй транзисторы, базы которых объединены и подключены к выходу первого операционного ycнлиteля, коллекторы соединены соответственно с не25 инвертирующим входом первого и инвер- тирующим входом второго операционных усилителей, а эмиттеры -через соответственно первый и второй резисторы соединены с источником питания, третий-Г

30 операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к обшей щи- не, а между инвертируюшим входом и выходом включен третий резистор, четвёртый операционный усилитель, инверти0

5

0

5.

ходом третьего операционного усили- теля, четвертый резистор, включенный между инвертирующим входом второго операционного усилителя и.его выходом, который является выходом фото- приемчого устройства, между неинвертирующим входом первого и инвертирующим входом второго операционных усилителей включены два последовательно и встречно соединенных фотодиода, общая точка которых подключена к инвертирующему входу третьего операционного усилителя отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния точности, третий и четвертый ре-- зисторы выполнены электронно управляемыми, а их входы,управления объединены и соединены с выходом четвертого операционного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к . дополнительно введенному источнику смещения.

Изобретение относится к устр-вам для регистрации потоков излучения и обеспечивает повышение точности. Регистрируемый световой пучок проецируется на фотодиоды 13, 14, в которых возникают фототоки. За счет отриц. обратной связи напряжение на неинвертирующем входе операционного усилителя (ОУ) 3 устанавливается близким к нулю, поэтому фотодиод 13 работает в режиме короткого замыкания. При выполнении транзисторов 1, 2 на одной подложке и одинаковых значениях сопротивлений резисторов 7, 8 на инвертирующий вход ОУ 4 поступает ток, пропорциональный разности световых потоков, падающих на фотодиоды 13, 14. На ОУ 5 поступает суммарный фототок фотодиодов 13, 14, пропорциональный- световому потоку регистрируемого пучка. Благодаря нал1Лию системы АРУ, состоящей из ОУ 5, 6 и резистора 9, выходное напряжение ОУ 5 поддерживается равным напряжению источ- .ника 12 смещения. За счет выполнения резисторов 9, 10 злектронно-управляе- с мыми и ; ведения источника 12 обеспечивается независимость выходного сиг- нала от светового потока, в резуль- тате чего повышается точность при регистрации дифференциального изменения токов фотодиодов 13, 14. 1 ил. ё (Л