Оптоэлектрический коммутатор Советский патент 1978 года по МПК H03K17/56 H03K17/78 

Изобретение относится к полупроводниковой автоматике и вычислительной технике, может найти применение, например, в оптоэлектронных линиях связи.

Известны оптоэлектронные коммутаторы, содержащие фотодиодный оптрон, соответствующие выводы светодиода которого соединены с выходом блока управления, а катод фотодиода соединен со входом усилителя 1.

Больщая чувствительность таких коммутаторов к повышению под действием высокой температуры тока утечки фотодиода и деградации коэффициента передачи фотодиодного оптрона приводит к снижению их надежности.

Наиболее близок к предлагаемому оптоэлектронный коммутатор, содержащий два фотодиодных оптрона, соответствующие выводы светодиодов которых соединены с инверсным и неинверсным выходами блока управления, а точка соединения анода первого и катода второго фотодиодов связана со входом усилителя 2.

Этот коммутатор малонадежен вследствие высокой чувствительности к деградации коэффициента передачи фотодиодных оптронов под действием различных эксплуатационных факторов, например, высоких температур, длительной эксплуатации.

С целью повышения надежности в оптоэлектронный коммутатор, содержащий два фотодиодных оптрона, соответствующие выводы светодиодов которых соединены с инверсным и неинверсным выходами блока управления, а точка соединения анода первого и катода второго фотодиодов связана со входом усилителя, введены два полевых транзистора с п и р каналами, истоки которых связаны с точкой соединения анода первого и катода второго фотодиодов, затворы - с точкой соединения катода первого и анода второго фотодиодов, стоки - с соответствующими щинами питания, а светодиоды оптроНов включены встречно-параллельно.

Блок управления содержит первый неинвертирующнй усилитель, выход которого через резистор соединен с неинверсным выходом блока управления, вход - с его входом и через инвертирующий усилитель - со входом второго неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с инверсным выходом блока управления.

На фиг. 1 приведена схема оптоэлектронного коммутатора; на фиг. 2 - вариант построения блока управления.

Коммутатор содержит два фотодиодных оптрона 1, 2, соответствующие выводы светодиодов 3, 4 которых соединены с инверсным 5 и неинверсным 6 выходами блока управления 7. Точка соединения катода фотодиода 8 и анода фотодиода 9 связана с затворами полевых транзисторов 10 (с каналом п) и 11 (с каналом р), истоки которых связаны с точкой соединения анода первого и катода второго фотодиодов, затворы - с точкой соединения катода первого и анода второго фотодиодов, а стоки - с соответствующими шинами источника питания 12. Выходом коммутатора является выход усилителя 13, вход которого подключен к точке соединения истоков полевых транзисторов.

Блок управления коммутатора содержит неинвертирующий усилитель 14, выход которого через резистор 15 соединен с неинверсным выходом блока управления. Вход этого усилителя соединен со входом блока управления и через инвертирующий усилитель 16 - со входом неинвертирующего усилителя 17, выход которого соединен с инверсным выходом блока управления.

Устройство работает следующим образом.

При низком потенциале на входе коммутатора на неинверсном выходе 6 блока управления 7 также присутствует низкий потенциал, а на инверсном выходе 5 - высокчй потенциал. Фотодиод 8 освещен светодиодом 4, так как через этот светодиод протекает ток, величина которого определяется сопротивлением резистора 15. Светодиод 3 в этом случае смещен в обратном направлении, и фотодиод 9 затемнен. ФотоЭДС фотодиода 8 закрывает полевой транзистор10. Полевой транзистор 11 открыт, входной электрод усилителя 13 подключен к отрицательному полюсу источника питания 12, напряжение на входе усилителя 13 равно нулю.

При поступлении i.a вход коммутатора высокого потенциала на неинверсном выходе 6 появляется высокий потенциал, а на инверсном 5 - низкий. Через светодиод 3 протекает ток, и фотодиод 9 освещается. Светодиод 4 при этом смещается в обратном направлении, фотодиод 8 затемнен. ФотоЭДС с)отодиода 9 закрывает транзистор 11. Транзистор 10 открывается, выходной электрод усилителя 13 подключается к положительному полюсу источника питания 12, и

Г7

J

L

уровень сигнала на выходе коммутатора изменяется.

Использование фотодиодов в режиме генератора фотоЭДС позволяет существенно повысить надежность оптоэлектронного коммутатора, так как величина фотоЭДС находится в логарифмической зависимости от величины потока излучения светодиодов и чувствительность коммутатора к деградации параметров светодиодов снижается.

Возможен и другой вариант построения устройства управления 7 (фиг. 2). Однако в этом случае для подключения светодиодов требуется не двухпроводная соединительная линия, а трехпроводная.

Формула изобретения

1. Оптоэлектронный коммутатор, содержащий два фотодиодных оптрона, соответствующие выводы светодиодов которых соединены с инверсным и неинверсным выходами блока управления, а точка соединения анода первого и катода второго фотодиодов связана со входом усилителя, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены два полевых транзистора с п и р каналами, истоки которых связаны с точкой соединения анода первого и катода второго фотодиодов, затворы - с точкой соединения катода первого и анода второго фотодиодов, стоки - с соответствующими щинами питания, а светодиоды оптронов включены встречно-параллельно.

2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что блок управления содержит первый 5 неинвертирующий усилитель, выход которого через резистор соединен с неинверсным выходом блока управления, вход - с его входом и через инвертирующий усилитель - со входом второго неинвертирующего усилителя, выход которого соединен с инверсным выходом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Автономов В. А. и др. Быстродействующий Оптоэлектронный переключатель.«Элект5 ронная техника, сер. 6, «Микроэлектроника, вып. 2, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 439921, кл. Н 03 К 17/78, 1973.