Фотоприемное устройство Советский патент 1990 года по МПК G01J1/44 

Изобретение относится к фотоприемным устройствам и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения для прецизионного измерения разности двух световых потоков. 2

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет повы- шения точности установки нуля.

На чертеже представлена схема устройства,з

Устройство содержит фотодиоды 1 и 2, операционный усилитель 3, охваченный резисторной обратной связью, к инвертирующему входу которого подключены анод первого 1 и катод второ- , го 2 фотодиодов. К аноду фотодиода 1 и катоду фотодиода 2 подключены каналы связи, которые включают операционные усилители 4 и 5, восемь транзисторов 6 - 13 по четыре транзисто- д ра в каждом канале, шесть источников 14-19 тока по три источника тока в каждом канале, а также переменный резистор 20, регулирующий вывод которого подключен к общей шине уст- 4 ройства, и резистор 21 обратной связи усилителя 3, при этом выходы опе рационных усилителен 4 и 5 через транзисторы 6 и 7 обратной связи подключены к инвертирующим входам усили- J телей 4 и 5, базы транзисторов 6 и

7подключены к источникам 14 и 15 тока и через шунтирующие транзисторы

8и 9, включенные по схеме диода,подключены к общей шине, эмиттеры транзисторов 10 и 11 подключены к выходам операционных усилителей 4 и 5, коллекторы транзисторов 10 и 11 подключены к инвертирующему входу операционного усилителя 3, базы транзисторов 10 и 11 подключены к последовательно включенным источникам 16 и 17, 18 и 19 тока и через транзисторы 12 и 13, включенные по схеме диода, подключены к общей шине устройства, причем к точкам соединений источников 16, 18 и 17, 19 тока подключены выводы переменного резистора 20, транзисторы канала связи, подключенного к аноду фотодиода 1, и канала связи, подключенного к катоду фотодиода 2 имеют соответственно прямую и обратную проводимость. Транзисторы 6 и 7 выполняют функции логарифмирующих элементов, а транзисторы 8, 9 - функции антилогаркфмирующих элементов.

Устройство работает следующим образом.

Световые потоки, падающие на фотодиоды 1 и 2, возбуждают в них соответствующие фототоки If и 1г. Ток If, протекая через логарифмирующий транзистор 6 обратной связи, создает на выходе усилителя 4 напряжение U. Полагая, что транзисторы 6 и 10 выполнены на общей подложке и по одной технологии, зить в виде

напряжение U. можно выраU4 Ind.,-,,/ ij),

где if - температурный потенциал;

ток источника 15 тока;

1щ - обратный ток р-п-перехода;

of - коэффициент передачи транзистора 6, включенного по схеме с общей базой.

5154

С учетом того, что транзисторы 8

и 12 выполнены на общей подложке вместе с транзисторами 6 и 10, значение коллекторного тока и антилогариф- мируюцего транзистора 8 можно выразить;

ri. ,,(Ј,.ЈЈ

1

к 8

где oig - коэффициент передачи тока транзистора 8, включенного по схеме с общей базой; Iu - выходной ток источника 16

тока.

Так как o(t и о(, практически одинаково изменяются при изменении температуры, то ток коллектора транзистора 8 практически не зависит от температуры.

По аналогии получают для второго канала связи

т - Г-0 т LKQ i T) J-2

к9

Фототоки и коллекторные токи транзисторов 8 и 9, протекая через резистор 21 обратной связи усилителя 3, создают на его выходе напряжение, равное

v{KrЈ -li+

40

где R - величина резистора 21 обратной связи усилителя 3. При перемещении движка переменного 35 резистора 20, приводящего к тому, что на управляющем входе одного из источников 17 или 16 тока напряжение увеличивается (по модулю), а на другом соответственно уменьшается, изменяются соответственно и токи I. . Так как коллекторные токи транзисторов 8 и 9 противоположны по направлению, то на выходе усилителя 3 происходит смещение нуля (баланси- 45 ровка световых потоков). Так как коллекторные токи транзисторов 8 и 9 пропорциональны синфазному изменению световых потоков, то в устройстве отсутствует погрешность, связанная ™ со смещением нуля при их синфазном( изменении.

-

а

10

15

20

,

25

30

40

35 45 ™

Использование изобретения, например, в средствах измерения параметров оптики позволит существенно повысить точность регистрации этих параметров.

Формула изобретения

Фотоприемное устройство, содержащее первый и второй фотодиоды и первый операционный усилитель, охваченный резисторной обратной связью, к инвертирующему входу которого подключены анод первого и катод второго фотодиодов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет повышения точности установки нуля, к катоду первого и аноду второго фотодиодов подключены каналы связи, каждый из которых включает операционный усилитель, четыре транзистора и три источника тока, а также переменный резистор, регулирующий вывод которого подключен к общей шине устройства, при этом выход операционного усилителя канала связи через первый транзистор обратной связи подключен к его инвертирующему входу, база первого транзистора подключена к первому источнику тока и через второй шунтирующий транзистор, включенный по схеме диода, подключена к общей шине, эмиттер третьего транзистора подключен к выходу операционного усилителя канала связи, коллектор третьего транзистора подключен к инвертирующему входу первого Операционного усилителя, база третьего транзистора подключена к последовательно включенным второму и третьему источникам тока и через четвертый транзистор, включенный по схеме диода, подключена к общей шине устройства, причем к точкам соединений второго и третьего источников тока каждого канала связи подключены выводы переменного резистора, а транзисторы канала, подключенного к аноду первого фотодиода, и канала, подключенного к катоду второго фотодиода, соответственно прямую и обратную проводимость.

Изобретение относится к фотоприемным устройствам и может быть использовано для презиционного измерения разности двух потоков. Цель изобретения - повышение точности измерения разности двух световых потоков за счет повышения точности установки нуля. В фотоприемное устройство, содержащее два встречно-параллельных фотодиода 1, 2, подключенных к входу усилителя 3 фототока, введены два канала, которые содержат операционные усилители 4 и 5, охваченные через логарифмирующие транзисторы 6 и 7 отрицательной обратной связью, выходы которых через антилогарифмирующие транзисторы 8 и 9 подключены к входу усилителя 3 фототока. К базам транзисторов 6, 7, 8, 9 подключены соответственно транзисторы 10, 11, 12, 13, смещения на которых, формируемые источниками 14, 15, 16, 17 тока, задают масштабные коэффициенты преобразования фототоков фотодиодов 1, 2 в выходные токи каналов. Изменением резистора 20 меняются нагрузки источников 18, 19 тока, что приводит к изменению напряжений на входах источников 16, 17 тока, изменяя их выходные токи. Это приводит к изменению напряжений на масштабирующих транзисторах 12, 13, а следовательно и к изменениям коэффициентов передачи каналов по фототокам фотодиодов 1, 2, что приводит к независимой от величины регистрируемых световых потоков установке "нуля" усилителя фототока. 1 ил.