Оптоэлектронное устройство

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ иц 853633(51)М. КЗаявлено 0511,79 (21) 2834499/18 К 7/1 с присоединением заяви Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий.08.8 ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВ еля, траИзобретениким системамми передачимации и можеразличных опствах, где т.лых световыхвующие приемыченияИзвестно устройство, предназначенное для анализа вещества оптическим способом, состоящее из источника освещения и фотоумножитрегистрирующего интенсивность оженного света 1 И,Известное устройство используется для анализа веществ в лабораториях, где расстояния источник освещения - анализируемое веществофотфумножитель постоянны, Если прииэмЪрениях Расстояния меняются, устройство работает с большими погрешностями и не сбеспечивает необходимой точности н помехоустойчивости.Наиболее близким к данному техническому решйию является устройство, применяемое для считыванияинформации, содержащее фотодиод,выходной транзистор, диод первый и е относится к оптичессо световодными линия- телеметрической инфорт быть использовано в тоэлектронных устройребуются измерения мапотоков и быстродейстики оптического излувторой резисторы полевой транзисторрезистор управления и источник пита-,ния, причем катод фотодиода подключей к стоку полевого транзистора,а через диод в к базе выходноготранзистора и через первый резисторк истоку полевого транзистора и кзмиттеру выходного транзистора,затвор полевого транзистора подключен к полэунку регулировочного резистора, коллектор выходного транзистора через второй резистор подключен к аноду фотодиода и к минусуисточника питания 12,Такое схемное решекие не можетобеспечить высокого быстродействияпо следующим причинам: р-и-переходфотодйода эашунтирован через резистор Во, помимо собственной емкости2 О перехода Сд,также достаточно большой входной емкостью выходного транзистора С Х, емкостью полевого транзистоРа Ссм и емностью монтажа Ск,в связи с чем постоянная времени свнешних цепей фотодиода=аоСД+С +С +С ) получается достаточно большой и амплитуда сигнала на входе усилителя О на больших частотах сильно уменьша 853633ется, и если не учесть, что выходной каскад не может обеспечить достаточного усиления, то получается весьма низкая чувствительность на высоких частотах. Низкая чувствительность укаэанной схемы объясняется еще и тем, что полевой транзистор используется как пассивный элемент; выполняющий роль переменной динамической нагрузки.Так как одним из факторов, ограничивающих быстродействие фотодиодов,являются вышеуказанные паразитные емкости, была сделана попыткасравнительно простым схемным решением более полно реализовать воэможности серийных фотодиодов.Целью изобретения является повышение быстродействия с сохранением высокой чувствительности.Поставлеяная цель достигается тем,что в оптоэлектронном устройстве, содержащем фотодиод, анод которого через нагрузочный резистор подключен к средней точке первого резистивного делителя, полевой транзистор, исток которого через второй резистив. ный делитель соединен с землей, асток - с базой выходного транзистораи через стоковый и эмиттерный резисторы с эмиттером выходного транзистора, коллектор которого через коллекторынй резистор подключен к земле,анод фотодиода подключен к первому затвору полевого транзистора, а катод соединен со вторым затвором полевого транзистора, через резистор с .плюсом источника питания, а через конденсатор обратной связи с истоком полевого транзистора, подключенным через резистор обратной связи к коллектору выходного транзистора,На чертеже изображена схема оптоэлектронного устройства.Устройство содержит фотодиод 1., который анодом подключен к первому затвору полевого транзистора 2, а через нагрузочный резистор 3 к сред ней точке первого резистивного делителя, состоящего из резисторов 4 и 5, Средняя точка реэистивного де- . лителя подключена к блокировочному конденсатору 6, второй конец которого заземлен. Катод фотодиода 1 через резистор 7 подключен к плюсу источника питания, а через конденсатор обратной связи 8 к истоку транзистора 2, Катод,фотодиода 1 также подкМпочен к второму затвору транзистора 2, Сток транзистора 2 подключен к базе выхоДного транзистора .9, а через стоковый резистор 10- к плюсовой шине источника питания. Змиттер транзистора 9 через эмиттер"ный резистор 11 подключен к плюсовой шине источника питания, а через конденсатор 12 - к земле. Коллектор транзистора 9 через коллекторный резистор 13 подключен к земле, а череэ резистор обратной .связи 14 к истоку транзистора 2, подключенномук второму реэистивному делителю,состоящему иэ резисторов 15 и 16.При этом средняя точка второго резистивного делителя через конденсатор17 подключена к земле. Выходной сигнал снимается с коллектора транзистора 9,Предлагаемое устройство работаетследующим образом.При поступлении светового импульса на фотодиод 1 в нем генерируетсяфототок, который приводит к возрастанию падения напряжения на нагрузочном резисторе 3. Изменение сигна 5 ла на резисторе 3, усиливается транзистором 2 и поступает на базу транзистора 9, вследствие этого ток коллектора транзистора 9 увеличивается,в результате чего увеличивается па 2 О дение напряжения на резисторе 13.Часть сигнала с коллектора транзистора 9 через резистор обратной связи 14 поступает на исток транзистора2 и стремитсякомпенсировать изменениетока стока транзистора 2.Сигнал с истока транзистора 2 через конденсатор8 поступает на катод фотодиода 1.Таккак сигнал с истока транзистора 2находится в противофазе с сигналомна катоде фотодиода 1, то переменнаяЗф составляющая сигнала на фотодиодеуменьшается в 1/1-Коо) раза, гдеК " коэффициент обратной связи, изависит от соотношения сопротивленийрезисторов 14 и 15, Аналогично уменьЗ шается амплитуда и на первом затворетранзистора 2. Из вышеуказанногоследует, что эквивалентные входныеемкости полевого транзистора Сэ ифотодиода Сд тоже уменьшаются 1/(1-К )40 раза, что равноценно увеличению пррдельной частоты входного сигнала.без уменьшения чувствительности ус 4тройства враза, Учитывая что-КоР45 Ко может иметь величину 0,8-0,95,получаем увеличение быстродействияпредлагаемого устройства в 50-100 разпо сраанению с прототипом,Таким обраэоМ предлагаемое устрой-щ ство оптимально реализует воэможности фотодиода при минимальном количестве компонентов. Формула изобретенияОптоэлектронное устройство, содержащее фотодиод, анод которого через нагрузочиый резистор подключенк средней точке первого реэистивного 46 делителя, полевой транзистор, истоккоторого через второй реэистивныйделитель соединен с землей, а стокс базой выходного транзистора, ичерез стоковой и эмиттерный рези 4 Я сторы с эмиттером выходного транзи853633 транзистора, подключенным черезрезистор обратной связи к коллектору выходного транзистора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 376966, кл. 6 01 7 3/42, 1968.2. Авторское свидетельство СССР9 563681, кл. 6 06 Е 7/14, 1976+Ел СоставительЕ ТехРед А. Ач актор Л. Утехи аказ 5675/ Тираж 745ВНИИПИ Государствецо делам иэобрете13035, Москва, Ж, Ра эдписноеСССР омитета ткрытий наб., д ного ий и ушскатент, г. Ужгород, ул, Проектна илиал П стора, коллектор которого через коллекторный резистор подключен к земле, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения быстродействияи чувствительности, анод фотодиодаподключен к первому затвору полевого транзистора, а катод соединен свторым затвором полевого транзистора, через резистор с плюсом источника питания, а через конденсаторобратной связи - с истоком полевого ГородничевЕорректор М. Пожо