Фотомодулятор

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 809500 Фф су(22) Заявлено 3005,79 (21) 2774184/18-21с присоединением заявки Ио(23) ПриоритетОпубликовано 280281. Бюллетень Йо;8 м, к,з Н 03 К 3/281 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 280281(71) Заявите 4) ФОТ ОР в Изобретение относится к контроль но-измерительной, импульсной и преоб разовательной технике и может быть и:пользовано в контрольной, измерительной и цифровой аппаратуре.Известны преобразователи частоты, построенные на основе транзисторного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями с двумя конденсаторами, с двумя транзисторами в разрядных цепяхо(биполярными, МОП-транзисторами), в базовых цепях которых находятся Фотоэлементы, с одним или некол кими источниками постоянного тсааЩНедостатком таких устройств является низкая термостабильность, нелинейнрсть преобразования, значительное число используемых элементов (фотоэлементов, источников постоянного тока).20Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ;фотомодулятор, содержащий мультивибратор на транзисторах с двумя время" задающими конденсаторами в коллекторно-базовых цепях и с двумя токостабилизирующими полевыми транзисторами в базовых цепях, с двумя транзисторами в коллекторной нагрузке травзисто,ро противоположного им типа проводимости и с двумя дополнительными полевыми транзисторами, истоки которых подсоединены к базам транзисторов в коллекторвой нагрузке ключевых транзисторов, а стоки-, к эмиттерам транзисторов и к минусовой шине источника питания (2.недостатком устройства является невысокая термостабильность, нелинейность преобразования и наличие дополнительного источника питания,Цель изобретения - увеличение термостабильности и линейности преобразования.Поставленная цель достигается тем что в Фотомодулятор, содержащий мультивибратор на транзисторах с двумя времязадающими конденсаторами в коллекторно-базовых цепях и с двумя токостабилизирующими полевыми транзисторами в базовых церях, с транзисторами в коллекторной нагрузке транзисторов противоположного им типа проводимости, с двумя дополнительными полевыми транзисторами, истоки которых подсоединены к базам транзисторов в коллекторной нагрузке транзисторов, а стоки - к эмиттерам транзисторов и к минусовой шине источника питания, введены два разрядных полевых тран 809500зистора, два термостабилизирующих полевых транзистора, два термокомпенсирующих транзистора одного типа проводимости с транзисторами мультивибратора, два дополнительных конденсатора, последовательно соединенные стабилитрон, варистор, фотодиод, при этом затворы всех полевых транзисторов, кроме затворов термостабилизирующих полевых транзисторов подсоединены к катоду фотодиода, анод которого соединен с минусовой шиной источника питания,в каждом плече мультивибратора коллектор транзистора коллекторной нагрузки через дополнительный конденсатор соединен с ба зой термокомпенсирующего транзистора, затвором и истоком термокомпенсирующего полевого транзистора, сток которого соединен с эмиттером термокомпенсирующего транзистора и стоком разрядного транзистора, исток которого соединен с катодом стабилитрона и плюсовой шиной источника питания.На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.Устройство, в схеме которого использованы полевые транзисторы с изолированным затвором обогащающего вида и каналом р-типа, содержит ключевые транзисторы 1 и 2 р-и-р-типа эмиттеры которых соединены с минусовой шиной источника 3 питания, транзисторы 4 и 5 коллекторной нагрузки р-и-р-типа ключевых транзисторов, эмиттеры которых соединены с плюсовой шиной источника питания, дополнительные полевые транзисторы 6 и 7, подсоединенные истоками к базам транзисторов 4 и 5 коллекторной нагрузки, а стоками - к минусовой шине источника 3 питания, токостабилиэирующие полевые транзисторы 8 и 9 и разрядные полевые транзисторы 10 и 11, подключенные попарно-параллельно сто ками к базам ключевых транзисторов 2 и 1 соответственно, а истоками - к плюсовой шине источника питания, образуя разрядные цепи мультивибратора, делитель напряжения, одно плечо которого состоит из последовательно соединенных стабилитрона 12.и варистора 13, а другое - иэ фотодиода 14, причем катод стабилитрона соединен с плюсовой шиной источника 3 пи" тания, анод фотодиода - с минусовой его шиной, а точка подключения катода фотодиода 14 и варистора 13 об" разует выход делителя напряжения, к которому подключены затворы полевых транзисторов 6-11, времяэадающие конденсаторы 15 и 16, термокомпенсирующие цепи, .подсоединенные параллельно обкладкам времязадающих конденсато ров и состоящие из последовательно включенных дополнительного конденса" тора 17 (18 - в другом плече мульти 1 стфгде Е 1 КО 1 сто 1 ко+ 1 слоЕС (1,) напряжение источника 3 питания;емкость времязадающих конденсаторов 15 и 16;управляемая составляющая тока стока полевого транзистора;обратный ток запертых клю-. чевых транзисторов 1 и 2; неуправляемая составляющая тока стока полевого транзистора при запертом транзисторе,вибратора, обозначения для которогодалее даны в скобках) и термокомпенсирующего транзистора 19(20) с оторванным коллектором, при этом дополнительный конденсатор одной обкладкой подключен к коллектору ключевоготранзистора 1(2) и к одной из обкладок времязадающего конденсатора 15(16)а другой - к базе термокомпенсирующего транзистора 19(20) с оторваннымколлектором, эмиттер которого подсоединен к точке подключения другойобкладки времязадающего конденсатораи базы ключевого транзистора термостабилизирующие полевые транзисторы21 и 22, исток и затвор каждого иэ15 которых соединен с базой термокомпенсирующего транзистора 19(20), а стокс его эмиттером.Работа устройства заключается вследующем,2 О Схема устройства работает в автоколебательном режиме и аналогичнаизвестной схеме мультивибраторов,Наличие спаренных полевых транзисторов 8 и 10 и 9 и 11 позволяет поддерживать при любом уровне входногосигнала коэффициент насыщения ключевых транзисторов 1 и 2 примерно науровне двух, что значительно увеличивает надежность срабатывания схемыпри одновременном упрощении элементной базы устройства, а также обеспечивает мягкий режим возбуждения схемыИспользование термокомпенсирующихцепей из последовательно включенныхЗ 5 дополнительного конденсатора 17(18)и термокомпенсирующего транзистора19(20) с оторванным коллектором позволяет увеличить термостабильностьсхемы за счет компенсации обратныхтоков запертных ключевых транзисторов1 и 2,Использование термостабилизирующихполевых транзисторов 21 и 22 обеспечивает увеличение термостубильностисхемы за счет компенсирующих токовстока запертых полевых транзисторов8-11,В известных устройствах зависимость частоты генерируемого сигнала,от электрических параметров схемыимеет видВ предлагаемом устройстве эта зависимость имеет вид 1,юв (3) 1 ст =Кстгде Кст - коэффициент передачи стабилитрона, имеющий постоянное значение. Зависимость между управляющимсветовым потоком и током фотодиодалинейная и имеет вид ФХз Кфъ1 фв (4) . 25 где К ррах - , коэффициент преобразованияфотодиода постоянная ве.личина к се(5 ) общий коэффициент передачи 35 световой поток на фотодиоде после подстановки (5) в (2) зависимость где КФХТо гдаполучаем(6) 40 жоаким образом, предлагаемое устройство позволяет наряду с повышенной термостабильностью получать одновременно линейность преобразования светового потока в частоту генерируемого сигнала,ЕС(2)Как видно иэ (2), исключение иэ рассмотренного 1 сто и 1 ко которые 5 являются практически неуправляемыми параметрами схемы, резко повышает ее термостабильность.Последовательное включение варистора 13 и стабилитрона 12 позволяет по О лучить синтезированный варистор, что обеспечивает линейность преобразования светового потока фх в частоту генерируемых сигналов.действительно, величина управля емой составляющей тока стока полевого транзистора 1 ст связана с величиной тока фотодиода 14 1 рв зависимостью,формула и зобрете н и я фотомодулятор, содержащий мультивибратор на транзисторах с двумя времязадающими конденсаторами в коллекторно-базовых цепях и с двумя токостабилизирующими полевыми транзистоРами в базовых цепях, с транзисторами в коллекторной нагрузке транзисторов противоположного им типа проводимости, с двумя дополнительными полевыми транзисторами, истоки которыхподсоединены к базам транзисторов вколлекторной нагрузке транзисторов,а стоки - к эмиттерам транзисторов ик минусовой шине источника питания,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сцелью увеличения термастабильностии линейности, преобразования, введендва разрядных полевых. транзистора,два термостабилиэирующих полевыхтранзистора, два термокомпенсирующихтранзистора одного типа проводимостис транзисторами мультивибратора, двадополнительных конденсатора, последо".вательно соединенные стабилитрон,варистор, фотодиод, при этом затворывсех полевых транзисторов, кроме затворов термостабилиэирующих полевыхтранзисторов, подсоединены к катодуфотодиода,.анод которого соединенс минусовой шиной источника питания,в каждом плече мультивибратора коллектор транзистора коллекторной нагрузки через дополнительный конденсатор соединен с базой термокомпенсирующего транзистора, затвором и истоком термокомпенсирующего полевоготранзистора, сток которого соединенс эмиттером термокомпенсирующеготранзистора и стоком разрядного транзистора, исток которого соединен скатодом стабилитрона и плюсовой шиной источника питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 402137, клН 03 К 3/281, 1974.2. Авторское свидетельство СССРР 496660, кл. Н 03 К 3/281, 1975.809500 орГ. Решет ермелшт ай н едак ПодписноР 4/ ная,4 Филиал ка э 455/75 ВНИИПИ по д 113035, ставитель В,Вагановхред М.Табакович Кор ТиражГосударственелам иэобретеМосква, Ж999го комитетай иоткрытийРаушская наб Патент 1, г,ужгород, ул. П