Оптоэлектронное устройство дляВОзВЕдЕНия B КВАдРАТ Советский патент 1981 года по МПК G06G9/00 

(54) ОПТОЗЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КВАДРАТ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Известны оптоэлектронные устройств для возведения в квадрат, выпол ненные по мостовой схеме. Одно из таких устройств содержит два оптрона, включенных в смежные плечи резистивной мостовой схемы, в одну из диагоналей которой включен источник питания, источник входного сигнала, соединенный с входами оптронов и схему вычитания постоянной сое-- . тавляющей, входы которой соединены с другой диагональю мостовой схемы, выходы которой являются выходами уст ройства 1. Недостатки устройстве - его слож ность и необходимость введения оптро на с квадратичной характеристикой о трона Известно также оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат/ содержащее оптрон с квадратичной характеристикой , фотоприемник которого соединен через источник питания с нагрузочным резистором, резистивный делитель напряжения, выходную схему вычитания постоянной , составляющей, источник входного сиг1нала и схему управления входным током излучения .оптрона fs. Работа данного устройства возможна лишь при наличии оптрона с квадратичной характеристикой, в действительности оптроны имеют передаточные характеристики, отличные от квадратичной, приближаясь к ней лишь в некотором узком участке (обычно в ндчальном). Поэтому динамический диапазон изменения.входного сигнала в этом устройстве ограничен шириной квадратичного участка. Наиболее близким техническим решением к данному является оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развязывающий светодиодный фоторезисторный оптрон, первый вывод фоторезистора которого является выходом устройства и через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала, и ограничительный резистор 3. недостатками данного устройства являются ограниченная точность, малый динамический диапазон и сложность.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона, повышение точности и упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развязывающий светодиодный фоторез исторный оптрон, первый вывод фоторезистора которого является выходом устройства и через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала, и Ограничительный резистор, введен источник напряжения смещения,включенный параллельно светодиоду развязывающего оптрона, катод которого связан с шиной нулевого потенциала и одним выводом источника входного сигнала, а анод светодиода через ограничительный резистор соединен с другим выводом источника входного сигнала и вторым выводом фоторезистора развязывающего оптрона.

На чертеже приведена схема оптоэлектронного устройства для возведения в квадрат.

устройство содержит светодиод (излучатель) 1 и фоторезистор 2 развязывающего оптрона 3, нагрузочный резистор 4, ограничительный резистор 5, источник б входного сигнала и источник 7 напряжения смещения.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал с источника 6 входного сигнала поступает на параллельную цепь, состоящую из цепей излучателя 1 и фоторезистора 2. Через эти цепи начинают протекать токи, величины KOTOftJX определяются параметрами данных цепей. Излучатель 1, до этого подготовленный для генерирования оптического излучения источником 7 постоянного смещения, начинает излучать . Фоторезистор 2 оптрона 3 под действием излучения излучателя 1 уменьшает свое сопротивление. При этом увеличивается ток в цепи фоторезистора 2, а следовательно,.и падение напряжения на нагрузочном резисторе. 4, являющееся выходньм напряжением устройства: во-первых, от уменьшения сопротивления фоторезистора 2, и, во-вторых, от величины самого входного сигнала, являющегося напряжением питания для цепи фоторезистора 2.

Выходное напряжение устройства, снимаемое с нагрузочного резистора 4, можно определить следующим образом:RH

( где и, - напряжение выходного сигвы

Hanaf

сопротивление нагрузочного резистора 4. сопротивление фоторезистора 2.

Пренебрегая величиной R по сравнению с Лф , исходя из условия (это условие всегда можно обеспечить выбором величины R) и, выражая сопротивление Кф через проводимость дф, равенство (1).перепишем в виде

выч (2) При линейной передаточной характеристике оптрона, т.е.

(3) O .. , где К - коэффициент пропорциональ ности;

1 приведенный ток светодиода 1, учитывающий наличие нелинейного участка в люксамперной характеристике (ЛАХ)светодиода 1, в пределах которого он не излучает.

Приведенный ток 1 светодиода 1 0 определяется как

Т-1 -1с-1со, Ci) где 1с действительный ток светодиода 1;

- величина действительного то5 ка 1с светодиода 1, при котором он начинает излучать. Значение определяется из ЛАХ конкретного светодиода и находится в пределах 0,5-1 мА.

n Источник 7 постоянного смещения служит для вывода светодиода 1 на рабочую точку по ЛАХ, и величина его тока TO выбирается на основе зависимости С) , т.е.

516 1со(5)

Поскольку светодиод 1 является токовым элементом, то напряжение на нем, начиная с--некоторого значения тока TC (в данном случае ) остается неизменным, это означает, 0 что светодиод открыт -и его проводимость сильно возросла. Поэтому ток Ig , протекающий через ограничительный резистор 5, определяется исключительно его сопротивлением, т.е

l .

(6)

и я .ъ э

где RT - сопротивление ограничительного резистора 5.

Ток 1с г протекающий через светодиод 1, определяется как сумма двух токов .

IC-ITI, , (7)

Подставляя в (4)выражение (7) и учитывая равенство (5)/ для приведенного тока 1 светодиода 1 имеем

1с--Ч;VWlR, - (8)

Подставим (8) в (3), а выражение 45 (3) в (2), тогда для выходного нап-, ряжения устройства получим следующее выражение: Jbb.K-Uex H , (9) множительный коэффици ент. Последнее выражение показывает, что устройство осуществляет операци возведения в квадрат входного сигналаДинамический диапазон устройства по входу расширяется за счет исполь зования оптрона, имеющего линейную характеристику в широких пределах. Применеие линейного оптрона позволя ет повысить точность, кроме Tofo, разработанное устройство упрощается так как содержит меньшее количество элементов и, следовательно, повышается надежность его работы. Формула изобретения Оптоэлектронное устройство для во ведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развязывающий

Л/Л оптрон, первый вывод фоторезис ора которого является выходом устройства и через нагрузочный резистор подключен к шине нулевого потенциала, и ограничительный резистор, о т л ичающе ее я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, повьшения точности и упрощения устройства, в него введены источник напряжения смещения, включённый параллельно светодиоду развязывающего оптрона, катод которого связан с шиной нулезого потенциала и одним выводом источника входного сигнала/ а анод светодиода через ограничительный резистор соединен с другим выводом источника входного сигнала и вторым ввшодом фоторезистора развязывающего оптрона. Источники информации, Ъринятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 438997, KJi. G Об G 9/20, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР 440673, кл. G Об G 9/00, 1973. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке 2714568/28-24, кл. G Об G 9/00, 15.01.79 (прототип) .