Оптоэлектронное устройство длявозведения b квадрат

ффтфсфрйачвВВО П И С А НИ ЕСоюз Соввтскик Социалистических Республик(51) М. Кл.з С 06 С 9/00 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 15.01,81. Бюллетень ЙЯ 2 Дата опубликования описания 18. 01. 81(72) Авторы изобретения М. Мухитдинов, У.У. Назаров и Т.А. Юсупов Ферганский политехнический институт(54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ В КВАДРАТ О Изобретение относится к автома" тике и вычислительной технике.Известны оптоэлектронные устрой-. ства 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 составляющей, входы которой соединены с другой диагональю мостовой схемы, выходы которой являются выходами устройства 1. Недостатки устройства - его сложность и необходимость введения оптрона с квадратичной характеристикой оп тронаИзвестно также оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее оптрон с квадратичной характеристикой, фотоприемник 25 которого соединен через источник питания с нагрузочным резистором, резистивный делитель напряжения, вы ходную схему вычитания постоянной составляющей, источник входного сиг 30 нала и схему управления входным :током излучения .оптрона 2 .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 начальном). 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, развяэывающий 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 слож- ностьПодставим (8) в (3), а выражение я (3) в (2), тогда для выходного нап.1Цель 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 фоторезисторный 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 вто рым выводом фоторезистора развязываю- щего оптрона.На чертеже приведена схема оптоэлектронного устройства для возведения в квадрат. 25Устройство содержит светодиод (излучатель) 1 и фоторезистор 2 развязывающего оптрона 3, нагрузочный резистор 4, ограничительный резистор 5, источник б входного сигнала и ис- ЗО точник 7 напряжения смещения.Устройство работает следующим образом.Входной сигнал с источника б входного сигнала поступает на параллельную цепь, состоящую из цепей излуча 35 теля 1 и фоторезистора 2. Через эти цепи начинают протекать токи, величины которых определяются параметрами данных цепей. Излучатель 1, до этого подготовленный для генерирова- фО ния оптического излучения источником 7 постоянного смещения, начинает излучать. Фоторезистор 2 оптрона 3 под действием излучения излучателя 1 уменьшает свое сопротивление, При ф 5 этом увеличивается ток в цепи фото- резистора 2, а следовательно, и падение иапряжения 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 фотореэистора 2.Выходное напряжение устройства, 55 снимаемое с нагрузочного резистора 4, можно определить следующим образом: К нОвюх Оьн Вф+йнгде О щ - напряжение выходного сигнала;й и -. сопротивление нагруэочного резистора 4.йф - сопротивление фоторезистора 2. Пренебрегая величиной В по сравнению с йф , исходя из условия к,й ф (это условие всегда можно обеспечить выбором величины йн) и, выражая сопротивление Вф через проводимость уф, равенство (1) перепишем в виде Овбн, = ОзРн Я 4, (2)При линейной передаточной характеристике оптрона, т.е.9=К 1 (3) где К,( - коэффициент пропорциональности1 с - приведенный ток светодиода1, учитывающий наличие нелинейного участка в люксамперной характеристике(ЛАХ)светодиода 1, в пределах которого он не излучает.Приведенный ток 1 с светодиода 1%определяется как1 с 1 с (4) где 1 с - действительный ток светодиода 1;1 - величина действительного тока 1 с светодиода 1, при котором он начинает излучать.Значение 1 с определяется из ЛАХ конкретного светодиода и находится в пределах 0,5-1 мА.Источник 7 постоянного смещения служит для вывода светодиода 1 на рабочую точку по ЛАХ, и величина его тока 1 с выбирается на основе зависимости (4) т е.1 о = 1 со (5)Поскольку светодиод 1 является токовым элементом, то напряжение на нем, начиная с некоторого значения тока 1 с (в данном случае 1 с =1 со) остается неизменным, это означает, что светодиод открыт .и его проводимость силвно возросла. Поэтому ток 1 , протекающий через ограничительный резистор 5, определяется исключительно его сопротивлением, т.е."э (6) где й 3 - сопротивление ограничительного резистора 5.ток 1 с, протекающий через светодиод 1, определяется как сумма двух токов Подставляя в (4)выражение (7) и учитывая равенство (5), для приведенного тока ссветодиода 1 имеем 1 с к 1 о 1 со=1 к = р (8)796871 Формула изобретения Составитель Ю. КозловМУха Тех ед А. АЧ Ко кто О, Ковинска едакт Заказ 9772 6 Тираж 756 . Подпис ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035 Москва, ЖРа ская наб.4 5 Филиал ППП "Патент , г. Ужгород, ул ектная,ряжения Оустройства получим следующее выражение: цм О,=ОвРК=КОв (9) ън5 где К=К в- множительный коэффициент.Последнее выражение показывает, что устройство осуществляет операцию возведения в квадрат входного сиг- Я нала ОцфДинамический диапазон устройства по входу расширяется за счет использования оптрона, имеющего линейную характеристику в широких пределах.Применеие линейного оптрона позволяет повысить точность, кроме тойо, разработанное устройство упрощается так как содержит меньшее количество элементов и, следовательно, повышается надежность его работы. 0 Оптоэлектронное устройство для возведения в квадрат, содержащее источник входного сигнала, развязывающий оптрон, первый вывод фоторезисторакоторого является выходом устрой.ства и через нагрузочный резисторподключен к шине нулевого потенци"ала., и ограничительный резистор,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения динамическогодиапазона, повыдения точности иупрощения устройства, в него введены источник напряжения смещения,включенный параллельно светодиодуразвязывающего 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.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 438997, кл. С 06 С 9/20, 1973.2. Авторское свидетельство СССР9 440673, кл. С 06 С 9/00, 1973.3, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2714568/28-24,кл. С 06 С 9/00, 15.01.79 (прототип).