Оптоэлектронный усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 754 119) 1)5 Н 03 1 17/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Институт электродинамики АН УССР(57) Изобретение относится к радиотехнике.Цель изобретения - повышение температурной стабилизации. В оптоэлектронномусилителе под действием входного сигналаоперационный усилитель (ОУ) 3 посредством регулирующего элемента, выполненного на транзисторе б, возбуждает светодиод 12 дифференциального оптрона 9, Протекающий через светодиод 12 ток вследствие фотоэффекта генерирует токи в фотодиодах 10 и 11, равные по величине, ОУ 7 работает в качестве преобразователя фототока фото- диода 11 дифференциального оптрона 9 в выходное напряжение. Изменение темпе- ратуры окружающей среды приводит к изменению величины тока, протекающего через светодиод 12, Введение термостабилизации с помощью ОУ 13 и транзистора 6 позволяет скомпенсировать температурную . составляющую тока светодиода 12 без нарушения линейности передаточной характеристики и расширить таким образом температурный диапазон от 0 до +75 С, 1 ил,"г 1 Изобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в устройствахпреобразовательной и измерительной техники, требующих гальванической развязкивходных и выходных цепей, 5Цель - повышение температурной стабилизации,На чертеже представлена структурнаяэлектрическая схема оптоэлектронного усилителя. 10Оптоэлектронный усилитель содержитпервый резистор 1, первый источник 2 тока,первый операционный усилитель 3, третийрезистор.4, четвертый резистор 5, транзистор 6 регулирующего элемента, второй 15операционный усилитель 7, второй резистор 8, дифференциальный оптрон 9, первый и второй фотодиоды 10 и 11, светодиод12, третий операционный усилитель 13, второй источник 14 тока, пятый и шестой резисторы 15 и 16, входную и выходную общиешины 17 и 18,Оптоэлектронный усилитель работаетследующим образом.Под действием входного сигнала Чвх 25первый операционный усилитель 3 посредством транзистора 6 возбуждает светодиод12 дифференциального оптрона 9 до техпор, пока вх + см 1 = 1 (1) 30Протекающий через светодиод 12 дифференциального оптрона 9 ток сд вследствие фотоэффекта генерирует токи вфотодиодах 10 и 11, равные по величинесд ), 35где у- коэффициент передачи по току оптического канала светодиод-фотодиод,Второй операционный усилитель работает в качестве преобразователя фототокавторого фотодиода 11 дифференциального 40оптрона 9 в напряжение Нвых,Для величины Чвых справедливо следующее выражение:Чвых = -В 8 (см.2 - 2). Так как 45 2 = сд)2 Чвых=-В 8см 2+ В 8 сд У 2 Р) Выражение (1) можно переписать следующим образом; 50 Чвх./В 1+ см.1 = сд)1 откуда(3)В 1 У 1 У 1Подставив выражение (3) в (2), получимВ 8,Чвых. = - В 8 см 2 + Чвх -+ см,1 ХВ 1 71 Если выполнить условиесм 1=. см.2; У 1 =-У 2: В 1= В 8, то Чвых = Чвх, (4)где 71, у 2 - коэффициенты передачи по токусоответственно для первого и второго фотодиодов,Изменение температуры окружающейсреды приводит к изменению величины токасд, протекающего через светодиод 12 дифференциального оптрона 9, при неизменном входном сигнале, Этот процесс вконечном итоге в соответствии с выражением (2) оказывает существенное влияние навеличину выходного напряжения Чвых, чтоявляется недопустимым, так как нарушается линейность передаточной характеристики устройства.Введение термостабилизации на третьем операционном усилителе 13 и транзистора 6 позволило скомпенсироватьтемпературную составляющую тока светодиода 12 дифференциального оптрона 9 безнарушения линейности передаточной характеристики устройства и расширить таким образом температурный диапазон от 0до+75 С. В результате использования транзистора 6 совместно с резисторами 15 и 16удалось повысить нагрузочную способностьпервого операционного усилителя 3 за счетвысокого входного и малого выходного импеданса транзистора 6, а также расширитьрегулируемый диапазон тока ,д, что особенно необходимо при работе устройствав условиях повышенной температуры окружающей средыЛюбое внешнее или локальное температурное воздействие на корпус дифференциального оптрона 9 приводит к ощутимомуизменению тока сд при неизменном Чвх, аследовательно, и напряжения Чвых,Для устранения этого явления служиттретий операционный усилитель 13,Любое, пусть даже незначительное,изменение потенциала транзистора 6 отрабатывается третьим операционным усилителем 13 и первым операционнымусилителем 3 так, чтобы это изменениескомпенсировать.Таким образом достигается температурная стабилизация параметров оптоэлектронного усилителя при сохранениивысокой линейности передаточной характеристики устройства, а следовательно, повышается точность преобразования,Формула изобретенияОптоэлектронный усилитель, содержащйй первый операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с1663754 Составитель Н.ДубровскаяРедактор А.Маковская Техред М, Моргентал Корректор Т Малец Заказ 2273 Тираж 452 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 первым выводом первого резистора, второй вывод которого является входом оптоэлектронного усилителя, второй операционный усилитель, между выходом, являющимся выходом оптоэлектронного усилителя, и инвертирующим входом которого включен второй резистор, дифференциальный оптрон, первый фотодиод которого включен между входами первого операционного усилителя, катод и анод второго фотодиода соединены с инвертирующим и неинвертирующим входами второго операционного усилителя, первый и второй источники тока смещения, при этом второй источник тока смещения подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходной общей шиной, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения температурной стабилизации, введены третий операционный усилитель, выполненный с дифференциальным входом, и регулирующий элемент, выполненный на транзисторе, между коллектором которого и вторым выводом первого резистора включен третий 5 резистор, между выходом первого операционного усилителя и базой транзистора включен четвертый резистор, эмиттер транзистора соединен с анодом светодиода, катод которого соединен с входной общей 10 шиной, а параллельно светодиоду подключены входы третьего операционного усилителя, выход которого соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя, при этом первый источ ник тока смещения подключен кнеинвертирующему входу первого операционного усилителя, а катод и анод первого фотодиода дифференциального оптрона подключены к неинвертирующему и инвер тирующему входам первого опеоационногоусилителя соответственно.