Оптоэлектронное множительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G06G9/00 

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности, к устройствам перемножения двух электри-. ческих сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах, специализированных вычислителях систем управления, в измерительных устройствах-и т.п. Известны оптоэлектронные множитель ные устройства. Одно из известных множительных устройств содержит фоторезисторы, включенные в два смежных плеча моста, в диагональ которого включены источник одного из входных сигналов и нагрузочны резистор, а также находящиеся в оптичес кой связи с фото резисторам и источники излучения, например, последовательно и согласно включенные полупроводниковые светодиоды и цепь смещения . Недостатком такого множительного устройства является значительная нелиней ность его характеристики. Наиболее близким техническим решеHfieM к данному изобретению является электронное множительное устройство, соцержащее фоторезистивный мост,в одну диагональ которого включены последовательно соециненные первый источник входного сигнала и первый масштабньй резистор, а в другую - нагрузочный резистор, причем фоторезисторы моста оптически связаны с соответствующими св тоциодами, катод первого и анод второго у-которых соединены через последовательно включенные второй источник входного сиЛтала и второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, и блой задания напряжения смещения 2 . Недостатком этого множительного устройства является отсутствие общей точки блока задания напряжения смеш&ния и источников входных сигналов, что ограничивает регулировочные способности устройства, а следовательно и сферу его применения. Кроме того, известное

устройство имеет низкую чувствительность.

Целью изобретения является увеличение чувствительности и регулировочной способности устройства за счет взаимного согласования источников вхоцньпс сигналов и блока зацания напряжения смещения.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектрокном множительном

устройстве блок задания напряжения смещения содержит два последовательно и согласно включенных источника постоянного напряжения, одни выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, а другие выводы через ограничительные резисторы соединены соответственно с анодом первого и катодом второго светодиодов, причем фотореэисторы, включенны в противоположные плечи фоторезистивного моста, оптически связаны с соответствующими светодиодами.

На чертеже представлена приннипиалыная электрическая схема оптоэлектронно- го множительного устройства, выполнен- ная согласно данному изобретению. Устройство содержит фотореэисторы 1, 2, 3, 4, соединенные вфоторезистивный мост, в одну диагональ которого включены последовательно соединенные первый масштабный резистор 5 и первый источник входного сигнала 6, а в другую диа bbixlJ Xi ()

где . 5 сопротивление соответствующих фоторезисторов,

- сопротивление нагрузочного ре- зистора 7.

Прии 0 мост сбалансирован и величины сопротивлений соответствующих фо- торезисторов 1, 2, 3, 4, будут -RJ R появлении

TJgj i О разбаланс моста происходит за счет противофазных изменений сопротивлений фоторезисторов R i (или R , Р И Rj , Нз ). включенных в смежные плечи моста, на величину

.ДТ ф2«ЬТ ф .

При этом для напряжения на выходе схемы при Т -дТгф иТ гЙф , можно получить выражение

-2Т(

г,,-(

.т.

гональ - нагрузочный резистор 7, фоторезисторы 1, 4 и 2, 3 моста оптически связаны с соогзетствующими первым 8 и вторым 9 светодиодами, катод nei вого светодиода 8 и анод второго свето- диода 9, соединены через последовательно включенные второй масштабный резистор

10и второй источник входного сигнала

11с шиной нулевого потенциала, блок задания напряжения смещения 12, который содержит два последовательно и согласно включенных источника постоянного напряжения 13 и 14 и ограничительные резисторы 15 и 16.

Устройство работает следующим образом.

Приращения токов через светодиоды 8 и 9 будут определяться величиной сигнала со второго источника 11, а преобладание одного из токов определится знаком 11 ИХ Я Изменение токов через светодиоды 8 и 9 приведет к разбалансировке фоторезистивного моста с фоторезисторами 1, 2, 3, 4, что при IIjiXi О позволит получить на нагрузочном резисторе 7 напряжение

,.

Напряжение на выходе фоторезистивного моста

i(-Ra R4VT aT 4()

Т.

-ДТ

12тгф„(

я.

т,

Можно показать, что в случае включения в мост четьфех фоторезисторов 1 , 2, 3, 4 и в пренебрежении квадратичным членом з наменателя выходное напряжение моста будет равно

„

Ь1х-;, 1 .«Фд1«н Фо)

Выбор рабочей точки фоторезисторНого оптрона на участках статической передаточной характеристики, где сопротивление сравнительно мало, приводит к уменьшению чувствительности устройства в целом. Однако, при этом увеличивается стабильность работы и расширяется частотный диапазон множительного устройства. 563 Для сопротивления фоторезистора в линейном приближении аействительно выражениеqp Фо , ( сд, , где Т(рд - сопротивление фоторезистора в выбранной рабочей точке при токе через светопиоц, равном 3(.д сд кущее значение тока через светодиоц; К - коэффициент чувствительности фоторезисторного оптрона в рабочей точке. Для мостовой схемы со светопиодами можно получить, что 21,,, в этом выражении , fe - напряжение источников постоянного напряжения 13 и - напряжение источника 11 второго из перемножаемы сигналов, - сопротивление в его jR Ei; loB CAtT E2 AOB2 C где W .д им (чд- статистические сопротивления светодиодов в рабочей точке; Т . Е внутренние сопротивления источников 13 и 14;R,,jg сопротивления ограничительных резисторов 15 и 16. В связи с малыми значениями К t , „ иТ,,. R практически равно п/- « v f «г Ao&(Rl5 выражения для Т и J.. следует БХ4 С учетом этого выражение множительного устройства с четырьмя фоторезисторами примет вид 11тх„у к11 i ,( При двух фоторезисторах чувствительность устройства будет в два раза меньше. Экспериментально испытьшалось множительное устройство с оптронами, у которых при токе светодиодов Зсдо сопротивление фоторезисторов1 ф :15,ЗкО Приращения тика через светодиоды Д3(;д 0,5 мА выэьгоали изменения сопротивления фоторезисторов, равные :i+0,8 кОм. Остальные параметры схемы имели следующие значения: R 75 кОм R 2,1 кОм и 330 Ом. Нелинейност выходных характеристик при изменении напряжений источников И jy . И jx пределах от О до +10 В составляла около 0,1-0,3%. Простота Схемы и наличие общей точки у источников постоянного напряжения 13 и 14, источников входных сигналов 6 и 11 при увеличенной чувствительности делают возможным использование разработанного оптоэлектронного множительного устройства в объектах вычислительной и измерительной техники и автоматики. Формула изобретения Оптоэлектронное множительное устро ство, содержащее фоторезистивный мост, в одну диагональ которого включены последовательно соединенные первьй источник входного сигнала и первый масштабный резистор, а в другую - нагрузочный резистор, причем фоторезисторы моста оптически связаны с соответствующими светодиодами, катод первого и анод второго у которых соединены через последовательно включенные второй источник входного сигнала и второй масштабный резистор с шиной нулевого потенциала, и блок задания напряжения смещения, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности и регулировочной способности устройства за счет взаимного согласования источников входных сигналов и блока задания напряжения смещения, блок задания напряжения смещения содержит два последовательно и согласно включенных источника постоянного напряжения, одни выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, а другие выводы через ограничительные резисторы соединены соответственно с анодом первого и катодом второго светоди- одов, причем . фоторезисторы, включенные в противоположные плечи фоторе- зистивного моста, оптически связаны с соответствующими светодиодами. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1. Автономов В, А. и др. Оптоэлектронное устройство для перемножения аналоговых величин,Электронная техника, сер. Y1 , Микроэлектроника, вып. 2, 1969, с. 14. 2. Авторское свидетельство СССР № 297045, кл. q 06 Q 7/16, 1969.