Оптоэлектронный усилитель Советский патент 1991 года по МПК H03F17/00 

0 + Еот 2(kh Tcfff

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение температурной стабилизации. В оптоэлектронном усилителе под действием входного сигнала операционный усилитель /ОУ/ 3 посредством регулирующего элемента, выполненного на транзисторе 6, возбуждает светодиод 12 дифференциального оптрона 9. Протекающий через светодиод 12 ток вследствие фотоэффекта генерирует токи в фотодиодах 10 и 11, равные по величине. ОУ 7 работает в качестве преобразователя фототока фотодиода 11 дифференциального оптрона 9 в выходное напряжение. Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению величины тока, протекающего через светодиод 12. Введение термостабилизации с помощью ОУ 13 и транзистора 6 позволяет скомпенсировать температурную составляющую тока светодиода 12 без нарушения линейности передаточной характеристики и расширить таким образом температурный диапазон от 0 до + 75°С. 1 ил.

f-f олг

Ј

iU

XJ ел

77 16

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах преобразовательной и измерительной техники, требующих гальванической развязки входных и выходных цепей.

Цель - повышение температурной стабилизации.

На чертеже представлена структурная электрическая схема оптоэлектронного усилителя.

Оптоэлектронный усилитель содержит первый резистор 1, первый источник 2 тока, первый операционный усилитель 3, третий резистор 4, четвертый резистор 5, транзистор 6 регулирующего элемента, второй операционный усилитель 7, второй резистор 8, дифференциальный оптрон 9, первый и второй фотодиоды 10 и 11, светодиод 12, третий операционный усилитель 13, второй источник 14 тока, пятый и шестой резисторы 15 и 16, входную и выходную общие шины 17 и 18.

Оптоэлектронный усилитель работает следующим образом.

Под действием входного сигнала VBX первый операционный усилитель 3 посредством транзистора 6 возбуждает светодиод 12 дифференциального оптрона 9 до тех пор, пока

1вх + 1см1 11(1)

Протекающий через светодиод 12 дифференциального оптрона 9 ток сд вследствие фотоэффекта генерирует токи в фотодиодах 10 и 11, равные по величине

1сд У,

где у- коэффициент передачи по току оптического канала светодиод-фотодиод.

Второй операционный усилитель работает в качестве преобразователя фототока второго фотодиода 11 дифференциального оптрона 9 в напряжение /вых.

Для величины /Вых справедливо следующее выражение:

/вых -Ra Осм.2-12). Так как

12 сд У2 , ТО

VBHX -Re 1см2 + Ra сд yz. (2) Выражение (1) можно переписать следующим образом:

VBX./R1 + см.1 сд У1 ,

откуда

irn VBX- + )

сд Riyi ()

Подставив выражение (3) в (2), получим

VBMx. -R8 1см2 + VBX + 1см.1 X -Если выполнить условие ICMI 1см.2; У1 У2 : RT Re,

то

Vab,x VBX.(4)

где yi, у2 - коэффициенты передачи по току соответственно для первого и второго фотодиодов.

Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению величины тока

Ьд, протекающего через светодиод 12 дифференциального оптрона 9, при неизменном входном сигнале. Этот процесс в конечном итоге в соответствии с выражением (2) оказывает существенное влияние на

величину выходного напряжения VBLIX, что является недопустимым, так как нарушается линейность передаточной характеристики устройства.

Введение термостабилизации на третьем операционном усилителе 13 и транзистора 6 позволило скомпенсировать температурную составляющую тока свето- диода 12 дифференциального оптрона 9 без нарушения линейности передаточной характеристики устройства и расширить таким образом температурный диапазон от О до +75°С. В результате использования транзистора 6 совместно с резисторами 15 и 16 удалось повысить нагрузочную способность

первого операционного усилителя 3 за счет высокого входного и малого выходного импеданса транзистора 6, а также расширить регулируемый диапазон тока Сд, что особенно необходимо при работе устройства

в условиях повышенной температуры окружающей среды.

Любое внешнее или локальное температурное воздействие на корпус дифференциального оптрона 9 приводит к ощутимому

изменению тока 1Сд при неизменном VBx, a следовательно, и напряжения VBHX.

Для устранения этого явления служит третий операционный усилитель 13,

Любое, пусть даже незначительное,

изменение потенциала транзистора 6 отрабатывается третьим операционным усилителем 13 и первым операционным усилителем 3 так, чтобы это изменение скомпенсировать.

Таким образом достигается температурная стабилизация параметров оптоэлектронного усилителя при сохранении высокой линейности передаточной характеристики устройства, а следовательно, повышается точность преобразования.

Формула изобретения Оптоэлектронный усилитель, содержащий первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с

первым выводом первого резистора, второй вывод которого является входом оптоэлект- ронного усилителя, второй операционный усилитель, между выходом, являющимся выходом оптоэлектронного усилителя, и ин- вертирующим входом которого включен второй резистор, дифференциальный опт- рон, первый фотодиод которого включен между входами первого операционного усилителя, катод и анод второго фотодио- да соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя, первый и второй источники тока смещения, при этом второй источник тока смещения подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходной общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабилизации, введены тре- тий операционный усилитель, выполненный

с дифференциальным входом, и регулирующий элемент, выполненный на транзисторе, между коллектором которого и вторым выводом первого резистора включен третий резистор, между выходом первого операционного усилителя и базой транзистора включен четвертый резистор, эмиттер транзистора соединен с анодом светодиода, катод которого соединен с входной общей шиной, а параллельно светодиоду подключены входы третьего операционного усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, при этом первый источник тока смещения подключен к неинвертирующему входу первого операционного усилителя, а катод и анод первого фотодиода дифференциального оптрона подключены к неинвертирующему и инвертирующему входам первого операционного усилителя соответственно