Оптоэлектронный функциональный преобразователь

(21) 3450015/ (22) 08.0682 (46) 23.09.83 (72) В,Б.Горл (71) Институт АН .Украинской (53) 681,333( (56) 1. Автор Р 769571, кл.2. Авторск Р 855686, кл, тотип) . Бюл. РЗ 5вский и А.К. СмовжполупроводниковССР88.8)кое свидетельство ССС6 06 6 9/00, 1978.е свидетельство СССР6 06 Ь 9/00, 1980 (проГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий выхоДной формирователь прямоугольных импульсов, цилиндрический светозащитный корпус,по продольной оси симметрии которого установлена поворотная ось, внутри цилиндрическогосветозащитного корпуса последовательно установлены и оптически связаны. управляемый источник света, электрический вход которого является первымвходом преобразователи, светопровод,теневая. маска, закрепленная на по.воротной.оси, и функциональный Фото"реэистор, один вывод которого связанс вторым входом преобразователя, нор,801043689 мирующий.источник света, оптически связанный, с нормирующим Фотопреобразователем, выход которого подключен к входу выходного формирователя прямоугольных импульсов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введены источник постоянного напряжения и источник постоянной подсветки, оптически связанный с функциональным Фоторезистором, при- чем длина волны излучения источника- постоянной подсветки лежит вне спектра поглощения фотопроводимости мате" риала функционального фоторезистора, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала через . 9 нормирующий источник света, который . выполнен управляемым, а нормирующий . Фотопреобразователь.выполнен в виде соединенных последовательно первого, и второго фоторезистров, общий вывод которых является выходом корми- Я рующего фотопреобраэователя, а свободные выводы первого и второго Фото- резисторов подключены соответственно к вьводу источника постоянного напряжения и к шине нулевого потенциа- ффффф ла.Изобретение относится к оптоэлектронике, точнее к устройствам обработки аналоговых данных, и может быть использовано в различных сис" темах обработки информации, что позволит повысить качество продук ции, производимой посредством этих систем.Известен оптоэлектронный функциональный преобразователь, который содержит источник света, оптический О аттенюатор, позиционно-чувствительный фотоприемник, источник питающего напряжения, резистор нагрузки, дифференциатор, схему сравнения, источник постоянного эталонного напряжения, 5 интегратор и регулятор уровня выход" ного сигнала, который выполнен в виде управляемого аттенюатора 1 .Недостатком этого функционального преобразователя является относительно низкая точность,Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является оптоэлектронный функциональный преобразователь, который содержит светоэащитный корпус, поворотную ось, управляемый источник света, светопровод, теневую маску, функциональный фото- резистор, второй источник света, вращающуюся дифрагму, фотопотенциометр ЗО и формирователь прямоугольных импульсов. Оптоэлектронный функциональный преобразователь. формирует непрерывно подынтегральное ядро функции корреляции. Непрерывность значений обеспечивается возможностью плавной перестрой. ки времени задержки сигнала, возбуждаемого в функциональном фоторезис" торе управляемым источником света. Плавная перестройка осуществляется 4 эа счет изменения углового положения входной оси с теневой маской 2 3.Недостатком известного оптоэлектронного функционального преобраэо вателя является, во-первых, сложность нормирования выходного сигнала Функ" ционального Фоторезистора. Нормирование выполняется фотопотенциометром, имеющим. закон измерения величины сопротивления резистора, обратный изменению сопротивления функционального фоторезистора, Высокая точность согласования этих законов затруднительна и рассогласование не удается получить менее 1,5-2,53. В ряде случаев 55 это недопустимо, так как приводит к возникновению неоднозначности в выходном сигнале и в результате снижает общую точность функционирования преобразователя. Во-вторых, точность 60 установки времени задержки, а следо" вательно и разрешающая способность преобразователя, не превышает 0,8-1 0, Это также влияет на конечную точность, ограничивая ее. Целью изобретения является повышение точности функционального преобразования,Поставленная цель достигается тем,что в оптоэлектронный функциональныйпреобразователь, еодержащий выходнойформирователь прямоугольных импульсов, цилиндрический светозащитныйкорпус, по продольной оси симметриикоторого установлена поворотная ось,внутри цилиндрического светозащитного корпуса последовательно установлены и оптически связаны управляемыйисточник света, электрический входкоторого является первым входом преобразователя,светопровод,теневая маска,закрепленная на поворотной оси,ифункциональный фоторезистор, одинвывод которого связан с вторым входом преобразователя, нормирующийисточник света, оптически связанныйс нормирующим фотопреобразователем,выход которого подключен к входувыходного формирователя прямоугольных импульсов, введены источник постоянного напряжения и источникпостоянной подсветки , оптическисвязанный с функциональнымФоторезистором, причем длина волныизлучения источника постоянной подсветки лежит вне спектра поглощенияфотопроводимости материала функционального фоторезистора, второй вывод .которого соединен с шиной нулевогопотенциала через нормирующий источник света, который вЫполнен управляе-.мым, а нормирующий фотопреобразователь выполнен в виде соединенных последовательно первого и второго фоторезисторов, общий вывод которых является выходом нормирующего фотопреобразователя,а свободные выводы первогои второго Фоторезисторовподключенысоответственно к выходу источникапостоянного напряжения и к шине нулевого потенциала.На чертеже представлена схемапредлагаемого оптоэлектронного функционального преобразователя,Преобразователь содержит цилиндрический светозащитный корпус 1, поворотную ось 2, управляемый источник3 света, светопровод 4, теневую маску 5, функциональный фотореэистор 6,нормирующий источник 7 света, выполненный управляемым, нормирующий Фотопреобраэователь 8, выполненный ввиде первого 9 и второго 10 Фоторезисторов, выходной формирователь 11прямоугольных импульсов, источник 12постоянного напряжения и источник 13постоянной подсветки,Оптоэлектронный .функциональныйпреобразователь работает следующим .образом,Один из преобразуемых сигналов поступает на управляемый источник 3света. Световой поток, иэлученный ,этим источником 3 света и несущий информацию о сигнале, через свето-. провод 4 и теневую маску 5 поступает на активную поверхность функционального фоторезистора б. Функциональный фоторезистор б преобразует световой поток в электрический сигнал, который оказывается задержанным на время релаксации фототока, которое зависит от уГлового положения теневой маски 5,интенсивности светового потока, излучаемого управляемым источником 3 света, а,также от уровня подсветки функционального фоторезистора б от источника 13 подсветки, При этом перестройка времени релаксации посре ством изменения положения теневой -маски 5 является грубой перестрой; кой, а изменения уровня подсветкиот источника 13 - точной.лПерестройка времени релаксации эа счет изменения интенсивности светового потока, излучаемого управляемым источником 3 света, мало приемлема, так как.влечет за собой значительное изменение в уровне выходного сигнала, что приводит к возникновению искажений. В то же время. перестройка времени релаксации эа счет изменения интенсивности излучения источника 13 подсветки не влечет изменения в уровне сигнала, Это об-, условлено тем; что длины волн света, излучаемые источником 13, лежат вне спектра поглощения фотопроводимости материала функционального фоторезистора б.Источник 13 подсветки выбран таким образом, чтобы длины волн излучаемого им света поглощались центрами прилипания, Последние не влияют йе величину фотопроводимости, а сле- довательно и на уровень выходного сигнала, так как их влияние распространяется лишь .на процессы релакса" ции, Для возбуждения центров прилипания необходим .свет с большими длинами волн по отношению к длинам волн, возбуждающим фотопроводимость Центры прилипания влияют на протяженность начального участка релаксационного процесса фототока. При увеличении уровня возбуждения центров прилипания (увеличения их уровня эаселрнности носителям тока) протяженность начального участка релаксационного процесса фототока уменьшается. Изменения уровня воэ" буждения центров прилипания управляются интенсивностью излучения источника 13. При этом оказывается, что весь диапазон изменения интенсивности излучения источника 23 влияет на часть протяженности релаксационного процесса (10-25) фото- тока; т.е, изменением в широких пределах интенсивности подсветки достигается точная, с высокой разрешающей способностью перестройкавремени задержки сигнала функцио- нальным фотореэистором б,Таким образом, диапазон длин волнисточника 13 подсветки должен лежатьв пределахсЬ спЕ иЕЕ.Е 1,- энергия квазиуровня Ферми-цент 15 ров прилипания;д- Е- энергия демаркационного уровняцейтров прилипанияВторой сигнал, подлежащий функциональному преобразованию, поступаетна электроды Функционального фоторезистора б, где происходит его пере:- множение с задержанным первым сигналом, С выхода функционального фоторезистора б результирующий сигналпоступает на управляемый нормирующий источник 7 света, где происхо.дит его преобразование в световойсигнал, который облучает последова"тельно соединенные фоторезисторы 9и 10. Со средней точки этого дели".теля сигнал через выходной формирова"тель 11 прямоугольных импульсов пос"тупает на выход оптоэлектронногофункционального преобразователя.управляемый нормирующий источникЗ 5 7 света и нормирующий фотопреобразователь 8 (фоторезисторы 9 и 1 у) являются нормирующим узлом, которыйустраняет зависимость амплитуды сигнала от времени задержки, Это проис:4 О ходит благодаря тому, что оба Фото-,резистора 9 и 10 включены последовательно и облучаются одним источни:ком 7 света, Отсюда следует,что изменения уровня их освещенности не вли 45- яют на величину их выходного напряжения,так как они представляют собойпостоянный делитель напряжения. Из., менения уровня их освещенности,воэ"нйкающие прй изменении уровня сиг-нала, влекут за .собой только лишьсогласованное изменение их величины,но не изменения соотношения их величин, т.е. коэффициент деления делителя напряжения, образованного фотореэисторами 9 и 10, остается посто 55 янным в широком диапазоне измененияих освещенности,Для того, чтобы фоторезисторы 9и 10 не оказывали влияния на времязадержки сигнала, они выполняются60 .из материала, имеющего значительноменьшую инерционность, чем материалфункционального фоторезистора б.Так, если функциональный фоторезистор б выполнен на основе полупровод 65 никовых соединений типа А В , то. Подписноомитета СССРкрытийушская наб., д.4 К ППП Патент, г, Ужгород, ул. Пр фил ектная,фоторезисторы 9 и 10 должны бытьвыполнены, например, на основе%,легированного Епили Ао. Повышение точности функционирования оптоэлектронного функционального 5 преобразователя достигается введением источника 13 подсветки, световой поток которого возбуждает центры прилипания в функциональном фоторек. зисторе 6. Благодаря этОму появляет О ся возможность плавно, с большой разрешающей способностью управлять временем задержки сигнала, так как весь диапазон изменения напряжения питания источника 13, а следователь но и интенсивность его свефбвого потока, влияет лишь" на 10-25 диапаэо" на времени задержки; Это в свою очередь означает, что по сравнению с перестройкой времени задержки изменением интенсивности светового потока от основного источника 3 света . в 4-10 раз возрастает разрешающая способность установки задержки, что позволяет более точно воспроизвестифункцию корреляции," Кроме того, повышение точностидостигается вследствие замены нормирующего узла, выполненного на фотопотенциометре и требующего точногосогласования законов перестройки,на нормирующий узел, выполненный наоснове управляемого источника 7 иделителя напряжения из двух последовательно соединенных фоторезисторов9 и 10; коэффициент деления прилюбой их освещенности, а значит илюбом сигнале, остается постоянным,следовательно погрешности, связанныес рассогласованием нормирующего уз"ла, исчезают и точность оптоэлектронного функционального преобразователяповышается.Разработанный оптоэлектронныйфункциональный преобразователь, сохраняя функциональные преимуществаизвестного,. обладает повышенной точ"ностью функционального преобразованияи высокой разрешающей способностью.