Фотоприемное устройство (его варианты)

Фотоприемное устройство (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

%5D G 01 J 1 44

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Z.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3327107/18-25 (22) 10.08.81 (46) 07.06.83. Бюл. М 21 (72) В. И. Стук, Ю. Ф. Двойников, P. Д. Мухамедьяров и Г.. A. Китаев (71) уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. M. Кирова (53) 621.383(088.8) (56) 1.. Патент ФРГ Р 254 994, кл. 6. 01 J 1/42, опублик. 1977.

2. Патент .Франции В 2286375, кл. 6 01 J 1/44, опублик. 1976 (нрототип). (54) ФОТОПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО (ЕГО.

ВАРИАНТЫ) (57) 1. Фотоприемное устройство, содержащее фоторезистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя с резистором в отрицательной обратной связи, и блок коррекции частотной характеристики, включающий два резистора и разделитель„.SU„„56 А ный конденсатор, причем первый вывод первого резистора и первый вывод разделительного конденсатора соединены с выходом операционного уСилнтеля, второй вывод первого резистора и первый вывод второго резистора соединены и являются выходом устройства, а второй вывод второго резистора соединен с корпусом,о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности устройства и разрешающей его

;способности путем уменьшения зависимости постоянной времени от изменения фоновой засветки и температур:л, s него введен фильтр нижних частот, а блок коррекции частотной характеристики снабжен варикапом, причем Е

-вход фильтра нижних частот соединен с выходом операционного усилителя, а выход — с первым выводом варикапа

;и вторым выводом разделительного кон % денсатора,, а, второй вывод. варнкапа соединен с выходом устройства.

1О21ЭЫ

25

2. фотоприемное устройство, содержащее фотореэистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя, и блок .коррекции частотной характеристики, включающий резистор и разделительный конденсатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью понижения точности и разрешающей способности путем уменьшения зависимости постоянной времени устройства от изменения фоновой эасвет« ки и температуры в него введен фильтр нижних частот, операционный усилитель охвачен отрицательной обратной

Изобретение относится к оптикоэлектронным приборам, а именно к фотоприемным устройствам, и может. быть использовано для обнаруженид и измерения характеристик малых световых потоков в системах автоматики, радиометрах.

Известно фотоприемное устройство для измерения характеристик световых потоков, содержащее фотоприемник, соединеннйй с входом операционного усилителя, охваченного отрицательной обратной связью, в которую последовательно включены резистор и терморезистор. Использование в устройстве термореэистора обеспечивает компенсацию темнового тока фотоприемника 1 .

Однако использование термореэистора не устраняет влияние температуры и фоновой засветки на постоянную времени фотоприемника, что ограничивает точность и разрешающую способность фотоприемного устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является фотоприемное устройство, содержащее фотореэистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя с резистором в отрицательной обратной связи, и блок коррекции частотной характеристики, включающий два резистора и разделительный кон» денсатор, примем первый вывод первоto резистора и первый вывод разделительного конденсатора соединены с выходом операционного усилителя, второй вывод первого резистора и первый: вывод второго резистора соединены и являются выходом .устройства, а второй выЬод второго резистора со-единен с корпусом (2 ).

Однако устройство обладает ограниченными точностью и разрешающей способностью, так как, в нем имеет связью в виде двух последовательно соединенных резисторов, а блок кор- . рекции частотной характеристики снабжен варикааом, один вывод которого соединен с корпусом, второй вывод ,варикапа и выход фильтра нижних частот через последовательно соединенные резистор и разделительный конденсатор соединены с общей точкой соединения резисторов отрицательной обратной связи, а вход фильтра нижних частот соединен с выходом усилителя, являющимся выходом устройства. место зависимость постоянной времени от температуры и уровня фоновой засветки. цель изобретения - повышение точности устройства н разрешающей его способности путем уменьшения зависимости постоянной времени от изменения фоновой засветки и температуры.

Поставленная цель достигается тем, что фотоприемное устройство по первому варианту, содержащее фоторезистор, соединенный с инвертирующим входом операционного усилителя с резистором в отрицательной обратной связи, и блок коррекции частотной характеристики, включающий два реэистора и разделительный конденсатор, причем первый вывод первого резистора и первый вывод разделительного конденсатора соединены с выходом операционного усилителя, второй вывод первого резистора и первый вывод второго резистора соединены и являются выходом устройства, а второй вывод второго резистора соединен с корпусом, .введен фильтр нижних частот, а блок коррекции частотной характеристики снабжен варикапом, причем вход фильтра нижних частот соединен с выходом операционного уси30 лителя, а выход — с первым выводом варикапа и вторым выводом раздели тельного конденсатора,. а второй вывод варикапа соединен с выходом устройства.

Введение в устройство электрически управляемого конденсатора .- варикапа и фильтра нижних частот при указанном их соединении обеспечивает компенсацию изменений постоянной времени фотоприемника при колебаниях как фоновой засветки, так и температуры, так как уменьшение температуры вызывает повышение постоянной времени фоторезистора и обуславливает по

1021956 нижение постоянного напряжения на выходе операционного усилителя, ко торое передается через фильтр нижних частот на варикап и вызывает уменьшение его емкости. При этом уменьшается постоянная времени,. компенсируя повыаение постоянной времени фоторезистора. Постоянная времени фотоприемного устройства ие меня« ется. Обеспечивается повыаение точности и разрешающей способности уст- 10 ройства и условиях изменения фоновой засветки и температуры.

Различие между вариантами предлагаемого.изобретения заключается в способе включения фильтра Нижних 15 частот и блока коррекции частотной характеристики. В первом варианте они включены последовательно с фотоприемником и операционным усилителем между выходом усилителя и выхо20 дом устройства, что обуславливает повиаенное значение выходного сопротивления фотоприемного устройства. Во втором варианте фильтр нижних частот и блок коррекции включены в цепь отрицательной обратной связи операционного усилителя. При этом устройство имеет более низкое выходное сопротивление. В остальном приведенные варианты фотоприемного устройства равноценны. В зависимости от требований, предъявляемых при конкретном применении.к величине выходного сопротив-. ления, может быть применен тот или иной другой вариант предлагаемого изобретения. 35

На фиг. 1 приведена принципиальная схема фотоприемного устройства, (первый вариант); на фиг, 2 — принципиальная схема фотоприемного устройства, второй вариант. 40

Фотоприемное устройство по первому варианту содержит фоторезистор 1, операционный усилитель 2, блок 3 коррекции частотной характеристики, фильтр

4 нижних частот. Блок 3 содержит Ре- 45 зисторы 5 и б, разделительный конденсатор 7 и электрически управляемый конденсатор (варикап). 8. Резисторы 9 и 10 и конденсатор 11 - элементы фильтра 4 нижних частот. Резистор 12 отрицательной обратной связи — операционного усилителя 2. Фоторезистор 1 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 2, неинвертирующай вход которого соединен с общей шиной. Первый вывод резистора 5 и 55 первый вывод разделительного конденсатора 7 соединен с выходом операционного усилителя 2, второй вывод резистора 5 и первый вывод резистора б соединены и являются выходом устройства, 60 а второй вывод резистора 6 соединен с корпусом. Вход фильтра 4 нижних частот соединен с выходом операционного усилителя 2, а его выход соединен с первым выводом варикапа 8 и вто-65 рым выводом разделительного конденсатора 7, второй вывод варикапа 8 соединен с выходом устройства.

Фотоприеьа.зе устройство по второму варианту также содержит фоторезистор 1, операционный усилитель 2, блок

3 коррекции частотной характеристики, фильтр 4 нижних частот. Блок 3 содержит резистор 5, разделительный конденсатор 13 и варикап 14. Резисторы

15 и 16 и конденсатор 17 — элементы фильтра 4 -нижних частот. Резисторы

18 и 19 отрицательной обратной связи — операционного усилителя. 2. Фоторезистор 1 соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 2, неинвертирующий вход которого соединен с общей шиной. Резисторы 18 и 19 соединены последовательно и включены между .инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 2. Первый вывод варикапа 4 соединен с корпусом, второй его вывод и выход фильтра 4 нижних частот через последовательно соединенные разделительный конденсатор 13 и резистор 5 соединены с общей точкой соединения резисторов 18 и 19. Вход фильтра 4 нижних частот соединен с выходом операционного уси,лителя 2, являющимся выходом устройства.

Фотоприемное устройство работает ,следующим образом.

При изменении температуры окружающей среды и уровня фоновой засветки сопротивление фоторезистора 1 изменяется, и соответственно меняется его постоянная времени.

Так, например, при понижении температуры И/ИЛИ уменьшении уровня фоновой засветки, сопротивление и постоянная времени фоторезистора 1 увеличиваются, постоянное напряжение на выходе операционного усилителя 2, обусловленное изменением температуры и/или фоновой засветки уменьшается.

С выхода операционного усилителя 2. изменение напряжения через фильтр

4 нижних частот передается на электрически управляемый варикап Я(14).

Фильтр 4 нижних частот служит для разделения более высокочастотной полезной составляющей сигнала, поступающей на выход устройства и необходимой для компенсации постоянной времени низкочастотной составляющей, зависящей от изменений температуры и фоновой засветки.

При уменьшении напряжения на варикапе 8(14) его емкость увеличивается и постоянная времени уменьшаются. Происходит компенсация роста постоянной времени фоторезистора и подъем амплитудно-частотной характеристики. При повышении температуры н/или фоновой засветки сопротивления и постоянная времени фоторезистора 1 уменьшаются, напряжение

1021956

Составитель А. Чурбаков

Редактор Н. Бобкова ТехредМ.Гергель

Корректор М. Иароши

Лака"., 4025/31 Тираж 873

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.,4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 на выходе операционного усилителя 2 увеличивается. Емкость варикапа 8 (14) уменьаается, сопротивление цепи и постоянная времени увеличиваются и таким образом компенсируется уменьшенная постоянная времени фоторезистора 1.

Изобретение позволяет уменьшить влияние изменениЯ температуры и уровня фоновой засветки на постоянную времени устройства, т.е..на его амплитудно-частотную характеристику, что способствует повышению стабильиости амплитудно-частотной характеристики. Это обеспечива-.ет повышение точности и измерения разрешающей ° способности.