Оптоэлектронный многофункциональный элемент Советский патент 1993 года по МПК H03K3/26 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке импульсных устройств, вырабатывающих сигналы как в цифровой, так и в аналоговой форме.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей многофункционального оптоэлектронного элемента путем получения дополнительно функций инфранизкочастотной генерации и порогового элемента.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Оптоэлектронный многофункциональный элемент содержит фотодиоды 1 и 2, транзистор 3, резистор 4, светодиод 5. вто- рой и третий резисторы 6. 7, переменный резистор 8. шину источника управляющего напряжения 9, клемму 10, шину литания 11. Светодиод 5 включен параллельно с вторым резистором 6 и последовательно с шиной питания 11, третьим резистором 7 и коллектором транзистора 3. База транзистора 3 подключена через встречно-последовательно включенные фотодиоды 1, 2, оптически связанные со светодиодом 5, к клемме 10, через резистор 4 - к шине 9 источника управляющего напряжения, а через переменный резистор 8 - к общей шине источника питания, к которой также подключен эмиттер транзистора 3.

Устройство работает следующим образом.

В режиме высокочастотной генерации клемма 10 подключается к общей шине источника питания, а от источника управляющего напряжения 9 подается положительное регулирующее напряжение При включении напряжения питания из-за положительного смещения, приложенного к базе транзистора 3 через резистор 4. транзистор 3 открывается и достигает насыщения. Когда падение напряжения на резисторе 6 станет больше значения Упор, где Unop - напряжение, при котором светодиод 5 начнет излучать световой поток, начнет формирование вершина импульса Длительность этого процесса определяется

со

с

со ю 4 О О

ел

временем, за которое полностью откроется фотодиод 2 и начнется процесс рассасывания зарядов из области базы транзистора 3. С момента полной отсечки транзистора 3 начинается формирование паузы между импульсами, длительность которой зависит от схемной релаксации, обусловленной RC-na- раметрами элементов устройства (а.с.СССР № 894833. кл. Н 03 К 3/26. 1981). Когда закончится формирование паузы между импульсами, процесс повторится снова, пока на шине 9 будет присутствовать управляющее напряжение. Изменяя его величину, можно изменять время заряда емкостей p-n-переходов светодиода и транзистора, а значит, частоту следования импульсов. Изменяя величину переменного резистора 8, можно изменять скважность импульсов. Так, при егауменьшении будет увеличиваться пауза между импульсами и уменьшаться вершина, поскольку уменьшится время рассасывания зарядов из области базы транзистора 3 и увеличится время, за которое транзистор 3 полностью откроется. И наоборот - при его увеличении.

В режиме запоминания клемма 10 подключается к шине источника питания 11 + Unur, а на шину 9 от.источника управляющего напряжения подаются импульсы разной полярности определенной длительности.

При подаче на шину 9 импульса положительной полярности транзистор 3 открывается и заставляет светиться светодиод 5, который, освещая фотодиоды 1 и 2, начинает открывать фотодиод 1. создавая положительную обратную связь. В результате ток базы транзистора 3 еще большее увеличится и транзистор 3 перейдет в режим насыщения. После прекращения действия управляющего импульса устройство может находиться в возбужденном состоянии как угодно долго.

При подаче на шину 9 импульса отрицательной полярности транзистор 3 закрывается, ток его уменьшается, что приводит к разрыву цепи положительной обратной связи, и устройство переходит в невозбужденное состояние.

Изменяя сопротивление переменного резистора 8, можно изменять напряжение на базе транзистора 3, при котором он начнет открываться. Таким образом можно из- менять порог срабатывания данного устройства и использовать его в качестве порогового элемента, реагирующего на уровень входного воздействия, подаваемого на шину 9.

В режиме инфранизкочзстотной генерации клемма 10 также подключается к шине источника питания 11, а на шину 9 от источника управляющего напряжения подается положительное напряжение, по уровню равное напряжению, источника питания

(либо шина 9 непосредственно подключается х шине источника питания 11).

Номинал переменного резистора 8 выбран таким образом, чтобы при нахождении его движка в среднем положении напряжение на базе транзистора 3 вместе с номиналами резисторов 6, 7 определяло его рабочую точку в активной области, которой соответствует ток коллектора, при котором на транзисторе 3 рассеивается мощность в

512

пределах ( - )Рдоп, где РДОп - допустимая рассеиваемая мощность на транзисторе 3. Вместе с тем шунтирующий резистор 6 ограничивает ток светодиода 5 до значе0 ния, при котором он еще не срабатывает. Вследствие выбранной рабочей точки транзистор 3 начнет разогреваться, что приведет к увеличению ft и, следовательно, IK. Когда IK достигнет величины, при которой

5 включится светодиод 5, замкнется положительная обратная связь и транзистор 3 перейдет в насыщение. В результате скачкообразно уменьшится сопротивление коллекторно-эмиттерного перехода транзи0 стора 3 и скачкообразно изменится перераспределение потребляемой мощности между транзистором 3 и резисторами 6 и 7. В результате снижения потребляемой мощности транзистора 3 начнет охлаждаться,

5 что приведет к уменьшению /3 , б, IK. Когда IK достигнет величины, при которой световой поток светодиода начнет уменьшаться, произойдет процесс срыва обратной связи .и устройство перейдет в исходное состоя0 ние. Затем процесс повторится. Изменяя сопротивление резистора 8, можно изменять рабочую точку транзистора, а, следовательно, время разогрева и охлаждения транзистора, что соответствует изменению

5 частоты генерации. Поскольку нагрев и охлаждение - процессы инерционные, частота генерации будет соответствовать инфрэнизкочастотному диапазону.

По сравнению с прототипом заявляемое

0 техническое решение обладает расширенными функциональными возможностями. Введение второго, тоетьего и переменного резисторов позволило дополнительно получить функции порогового элемента и гене5 ратора инфранизкочэстотного диапазона. Вместе с тем. поскольку устройство не содержит таких компонентов электронных схем, как конденсаторы и импульсные трансформаторы, оно обладает высокой технологичностью и может быть изготовлено в интегральном исполнении. Кроме того для получения одной из четырех выполняемых функций не требуется внутренней перестройки схемы, а лишь подача управляющего сигнала. Это дает возможность использования данного устройства для построения более сложных устройств с однородной неизменяемой структурой. Формула изобретения Оптоэлектронный многофункциональный элемент, содержащий транзистор, к коллектору которого подключен первый вывод светодиода, база транзистора подключена к соответствующей шине источника питания через два встречно-последователь0

5

но включенных фотодиода, оптически связанных со световодом, и к источнику управляющего напряжения - через первый резистор, эмиттер транзистора соединен с общей шиной источника питания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй, третий резисторы и переменный резистор, включенный между базой транзистора и общей шиной источника питания, второй резистор подключен параллельно светодиоду, второй вывод которого соединен с первым выводом третьего рези- стора.-второй вывод которого подключен к шине источника питания.

Использование: при разработке импульсных устройств, вырабатывающих сигналы как в цифровой, так и в аналоговой форме. Сущность изобретения: оптоэлектронный многофункциональный элемент содержит светодиод, два фотодиода, транзистор. Введение резисторов позволяет расширить функциональные возможности элемента путем осуществления режимов низкочастотной генерации и порогового элемента. 1 ил.

k

6

I

-La