Фотоприемное устройство

 

Изобретение относится к фотоприемным устройствам и может быть использовано для презиционного измерения разности двух потоков. Цель изобретения - повышение точности измерения разности двух световых потоков за счет повышения точности установки нуля. В фотоприемное устройство, содержащее два встречно-параллельных фотодиода 1, 2, подключенных к входу усилителя 3 фототока, введены два канала, которые содержат операционные усилители 4 и 5, охваченные через логарифмирующие транзисторы 6 и 7 отрицательной обратной связью, выходы которых через антилогарифмирующие транзисторы 8 и 9 подключены к входу усилителя 3 фототока. К базам транзисторов 6, 7, 8, 9 подключены соответственно транзисторы 10, 11, 12, 13, смещения на которых, формируемые источниками 14, 15, 16, 17 тока, задают масштабные коэффициенты преобразования фототоков фотодиодов 1, 2 в выходные токи каналов. Изменением резистора 20 меняются нагрузки источников 18, 19 тока, что приводит к изменению напряжений на входах источников 16, 17 тока, изменяя их выходные токи. Это приводит к изменению напряжений на масштабирующих транзисторах 12, 13, а следовательно и к изменениям коэффициентов передачи каналов по фототокам фотодиодов 1, 2, что приводит к независимой от величины регистрируемых световых потоков установке "нуля" усилителя фототока. 1 ил.

„.Я0„„1548673 А 1 (51)5 G 01 J 1/44

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01НРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4331153/24-25 (22) 24 ° 11.87 (46) 07.03.90. Бюл. Р 9 (72) Е.И. Чернов (53) 621.383(088.8) (56) Алякишев С,А. и др. Лазерные опорные системы. Электронные и газоразрядные приборы. Вып. 7(498). M.

ЦНИИ "Электроника", 1977. с. 51.

Там же, с. 54 ° (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к фотоприемным устройствам и может быть использовано для прецизионного измерения разности двух потоков. Цель изобретения — повышение точности измерения разности двух световых потоков за счет повышения точности установки нуля. В фотоприемное устройство, срдержащее два встречно-параллельных.

1548673

Axles(I1 i i 6 IH) где

1Ф т„

Ы фотоциода 1, 2, подключенных к входу усилителя 3 фототока, введены два канала, которые содержат операционные усилители 4 и 5, охваченные через логарифмирующие транзисторы 6 и 7 от5 рицательной обратной связью, выходы которых через антплогарифмирующие транзисторы 8 и 9 подключены к входу усилителя 3 фототока. К базам транзис-10 торов 6, 7,.8, 9 подключены соответственно, транзисторы 10, 11, 12, 13, смещения на которых, формируемые источниками 14, 15, 16, 17 тока, задают масштабные коэффициенты преобразования фототоков фотодиодов 1, 1

Изобретение относится к фотоприемным устройствам и может быть использовано в аппаратуре широкого назначения.для прецизионного измерения разности двух светойых потоков. 25

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет повышения точности установки нуля.

На чертеже представлена схема устройства. 30

Устройство содержит фотодиоды 1 и 2, операционный усилитель 3, охваченный резисторной обратной связью, к инвертируюцему входу которого подключены анод первого 1 и катод второ- З5

ro 2 фотодиодов. К аноду фотодиода 1 и катоду фотодиода 2 подключены каналы связи, которые включают операционные усилители 4 и 5, восемь тран зисторов 6 — 13 по четыре транзистора в каждом канале, шесть источников

14 — 19 тока по три источника тока в каждом канале, а также переменный резистор 20, регулирующий вывод которого подключен к общей шине уст- д5 ройства, и резистор 21 обратной связи усилителя 3, при этом выходы операционных усилителей 4 и 5 через транзисторы 6 и 7 обратной связи подключены к инвертирующим входам усилителей 4 и " базы транзисторов 6 и

7 подключены к источникам 14 и 15 тока и через шунтирующиe транзисторы

8 и 9, включенные по схеме диода,подключены к обцей шине, эмиттеры транзисторов 10 и 11 подключены к выходам операционных усилителей 4 и 5, коллекторы транзисторов 10 и 11 поцключень к инвертирующему входу опе2.в выходные токи каналов. Измене" нием резистора 20 меняются нагрузки источников 18, 19 тока,что приводит к изменению напряжений на входах источников 16, 17 тока, йзменяя их выходные токи. Это приводит к изменению напряжений на масштабирующих транзисторах 12, 13, а следовательно, и к изменениям коэффициентов передачи каналов по фототокам фотодиодов 1, 2, что приводит к независимой от величины регистрируемых световых потоков установке "нуля" усилителя фототока. 1 ил. рационного усилителя 3, базы транзисторов 10 и 11 подключены к последовательно включенным источникам 16 и 17, 18 и 19 тока и через транзисторы 12 и 13, включенные по схеме диода, подключены к общей шине устройства, причем к точкам соединений источников 16, 18 и 17, 19 тока подключены выводы переменного резистора

20, транзисторы канала связи, подключенного к аноду фотодиода 1, и канала связи, подключенного к катоду фотодиода 2 имеют соответственно пря- . мую и обратную проводимость. Транзисторы 6 и 7 выполняют функции логарифмирующих элементов, а транзисторы 8, 9 — функции антилогарифмирующих элементов.

Устройство работает следующим образом.

Световые потоки, падающие на фотодиоды 1 и 2, возбуждают в них соответствующие фототоки I и I . Ток Х, протекая через логарифмируюций транзистор 6 обратной связи, создает на выходе усилителя 4 напряжение U<. Полагая, что транзисторы 6 и 10 выполнены на общей подложке и по одной технологии, напряжение Н можно выразить в ниде температурньп потенциал; ток источника 15 тока; обратный ток р- n-перехода; коэффициент передачи транзистора 6, включенного по схеме с обцей базой.

30

5 15486

С учетом того, что транзисторы 8 и 12 выполнены на общей подложке вместе с транзисторами 6 и 10, значение коллекторного тока и антилогарифмирующего транзистора 8 можно выра5 зить!

I =I „exp(— — 1п (— ) =() I „ (Uq I 6 с В Хц. к8 г н ЫсТ1с где Ы вЂ” коэффициент передачи тока транзистора 8, включенного по схеме с общей базой;

I — выходной ток источника 16 тока.

Так как o(, и с практически одина15

В ково изменяются при изменении температуры, то ток коллектора транзистора

8 практически не зависит от температуры.

По аналогии получают для второго канала связи

I 9-- () I g.

of 9 Igy (7-I

Фототоки и коллекторные токи транзисторов 8 и 9, протекая через резистор 21 обратной связи усилителя 3, создают на его выходе напряжение, равное где R — величина резистора 21 обратной связи усилителя 3.

При перемещении движка переменного 35 резистора 20, приводящего к тому, что на управляющем входе одного из источников 17 или 16 тока напряже-. ние увеличивается (по модулю), а на другом соответственно уменьшается, 40 изменяются соответственно и токи I u

Х . Так как коллекторные токи транзйсторов 8 и 9 противоположны по направлению, то на выходе усилителя

3 происходит смещение нуля (баланси- 45 ровка световых потоков). Так как коллекторные токи транзисторов 8 и 9 пропорциональны синфазному изменению световых потоков, то в устройстве ,отсутствует погрешность, связанная (-со смещением нуля при их синфазном, изменении.

Использование изобретения, например, в средствах измерения парамегров оптики позволит существенно повысить точность регистрации этих параметров.

Формула и з о б р е т е н и я

Фотоприемное устройство, содержащее первый и второй фотодиоды и пер" вый операционный усилитель, охваченньп". резисторной обратной связью, к инвертирующему входу которого подключены анод первого и катод второго фотодиодов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерения за счет повьппения точности установки нуля, к катоду первого и аноду второго фотодиодов подключены каналы связи, каждый из которых включает операционный усилитель, четыре транзистора и три источника тока, а также переменный резистор, регулируюпдй вывод которого подключен к общей шине устройства, при этом выход операционного усилителя канала связи через первый транзистор обратной свя:зи подключен к его инвертирующему входу, база первого транзистора подключена к первому источнику тока и через второй шунтирующий транзистор, включенный по схеме диода, подключена к общей шине, эмиттер тре-, тьего транзистора подключен к выходу операционного усилителя канала связи, коллектор третьего транзистора подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, база третьего транзистора подключена к последовательно включенным второму и третьему источникам тока и через четвертый транзистор, включенный по схеме диода, подключена к общей шине устройства, причем к точкам соединений второго и третьего источников тока каждого канала связи подключены выводы переменного резистора, а транзисторы каНала, подключенного к аноду первого фотодиода, и канала, подключенного к катоду второго фотодиода, имеют соответственно прямую и обратную проводимость.