Усилитель Советский патент 1976 года по МПК H03F17/00 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может применяться в устройствах автоматики и вычислительной техники.

Известны усилители, содержащие дифференциальные каскады на транзисторах, резисторы и фотодиоды.

Известен усилитель, содержащий транзистор, в коллекторную цепь которого включено реле, а к базе подключен делитель напряжения, состоящий из резистора и фотодиода, и транзистор обратной связи 1.

Однако такой усилитель имеет низкую чувствительность, надежность его в работе невысокая.

Известен также усилитель, состоящий из дифференциального каскада, содержащего транзисторы и фотодиоды, включенные встречно-параллельно между базами транзисторов дифференциального каскада и формирователя импульсов на транзисторах, вход которого подключен к выходу дифференциального каскада 2.

Дифференциальный каскад в этом усилителе образует высокоомный мост за счет запертых транзисторов, где два фотодиода включены в плечи моста между коллектором и базой обратной полярностью соответственно, а в диагональ моста включена выходная нагрузка. В дифференциальном усилительном каскаде используются два транзистора разной

проводимости и схема питания от двух источников питания.

Низкая чувствительность к входным сигналам и невысокое быстродействие этого усилителя обзсловлены большими темневыми токами фотодиодов.

Цель изобретения - повышение чувствительности усилителя при одновременном повышении его быстродействия.

Это достигается тем, что в предлагаемый

0 усилитель введены резистор, включенный между коллектором первого и базой второго транзисторов дифференциального каскада, и люминесцентный диод, включенный последо5вательно в цепи коллектора второго транзистора дифференциального каскада и оптически связанный с одним из фотодиодов.

На чертеже изображена припципиальпая электрическая схема предлагаемого усилителя.

Усилитель состоит из дифференциального

0 каскада на транзисторах 1 и 2, фотодиодах 3 и 4, люминесцентного диода 5, формирователя импульсов, содержащего лавинный транзистор 6 и биполярный транзистор 7 противоположного транзистору 6 типа проводимости, причем фотодиоды 3 и 4 подключены параллельно между базами транзисторов 1 и 2; база транзистора 1 через резистор 8 присоединена к точке соединения своего коллектора 0 с балластным сопротивлением на резисторе 9

и с резистором 10; резистор 10 другим концом подключен к базе транзистора 2, коллектор которого, являясь выходом схемы дифференциального каскада усилителя, через цепочку люминесцентный диод 5 - резистор 11 соединен с положительным полюсом источника питания. Отрицательный полюс этого же источника через резистор 12 небольшой величины подключен в одну точку, объединенную с эмиттером транзистора 1 и транзистора 2. К выходу дифференциального каскада, т. е. к коллектору транзистора 2 непосредственно подключена база лавинного транзистора 6, коллектор которого через резистор 13 подключен к положительному полюсу источпика питания и к базе транзистора 7, эмиттер которого подключен к положительному полюсу источника питания, а коллектор, являясь выходом схемы формирователя, через резистор 14 подключен к эмиттеру транзистора 6, к которому через резистор 15 подключен отрицательный полюс источника питания.

В исходном положении в коллекторах транзистора 1 и 2 проходят токи, соответствующие своим базовым смещениям (класса А). Они выбраны таким образом, чтобы процессы, вызванные изменениями окружающей температуры и изменением напряжения питания на пер 5ходах транзисторов 1 и 2, были одинаковыми, но противоположными по знаку. При одинаковых номиналах резисторов 8 и 10 падения напряжений на них одинаковы, примерно равны и базовые токи, и поэтому напряжение между базами близко к нулю. Фотодиоды 3 и 4 при этом работают в вентильном режиме, что обеспечивает максимальную чувствительность к входным световым сигналам, а низкоомная нагрузка - входное сопротивление база-эмиттер транзисторов 1 и 2 - способствует уменьшению постоянной времени т фотодиодов 3 и 4. При этом отрицательную оптическую обратную связь, реализуемую фотодиодами 4 и 5, можно ослабить с помощью увеличения сопротивления резистора 11.

Для увеличения быстродействия нужно уменьшить сопротивление резистора 10, что вызывает увеличение коэффициента усиления в раз, но одновременно ухудшает стабильность выходного напряжения на коллекторе транзистора 2, т. е. увеличивает дрейф нуля. При этом нарушается баланс моста из дифференциального каскада, что проявляется благодаря возникновению разности потенциалов между базами транзисторов 1 и 2. С помощью увеличения оптической отрицательной обратной связи эту разность потенциалов можно ликвидировать полностью и поддерживать дрейф нуля дифференциального каскада в интервале при изменении температуры окружающей среды и при изменении напряжения питания. При регистрации входных слабых световых сигналов оптическая отрицательная обратная связь стремится к уменьшению до нуля, и поэтому эта нелинейная обратная связь обеспечивает выполнение функции отрицательной обратной связи по напряжению постоянного тока, что упрощает схему. В отдельных случаях функции регистрации входных световых сигналов и функции регистрации световых сигналов от диода 5 может выполнять один и тот же фотодиод, так как в данном случае фотодиоды 3 и 4 обеспечивают лишь увеличение фоточувствительности площадки.

Низкая выходная нагрузка дифференциального каскада дает возможность для непосредственного, т. е. гальванического подключения высокочастотного биполярного транзистора, как это показано на чертеже (транзистор 6). При этом обеспечивается лавинный режим для транзистора 6. Подключение биполярного транзистора 7 к лавинному транзистору 6, как это показано на чертеже, обеспечивает максимальную амплитуду напряжения на выходе.

Формула изобретения

Усилитель, состоящий из дифференциального каскада, содержащего транзисторы и фотодиоды, включенные встречно-параллельно между базами транзисторов дифференциального каскада и формирователя импульсов на транзисторах, вход которого подключен к выходу дифференциального каскада, отличающийс я тем, что, с целью увеличения чувствительности усилителя при одновременном повышении его быстродействия, в него введены резистор, включенный между коллектором первого и базой второго транзисторов дифференциального каскада, и люминесцентный диод, включенный последовательно в цепи коллектора второго транзистора дифференциального каскада, оптически связанный с одним из фотодиодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Авт. св. СССР № 3291650, кл. Н 03F 1/30, 26.05.70.

2.Вычислительная техника. Под ред. Оранского. Минск, 1965, стр. 175, рис. 52 (прототип) .

I

-E