Оптоэлектронный операционный усилитель

Оптоэлектронный операционный усилитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<1i> 645169

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 07.02,77 (21) 2450309/18-24 (51) М.Кл. G 06 67/12 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР. по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 (53) УД1 681.335.4 (088.8) (45) Дата опубликования описания 06.0б.79 (72) Автор изобретения

Г. К. Арутюнов (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ

УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в аналоговых и цифровых устройствах обработки электрических сигналов.

При помощи оптоэлектронного операционного усилителя можно синтезировать аналоговые усилитель, сумматор, функциональный элемент, интегратор, дифференциатор, множительно-делительные устройства, а также цифровые логические элементы, триггеры и другие устройства.

Известны оптоэлектронные операционные усилители. Один из известных усилителей содержит стабилизатор напряжения, в котором для изменения напряжения используется фоторезистор, оптически связанный с источником света. Стабилизатор также содер кит устройство, состоящее из дифференциальной схемы и схемы усиления постоянного тока, которое предназначено для подведения напряжения к базе транзистора 11). Недостатком такого усилителя является ограниченная область применения.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптоэлектронный операционный усилитель, содержащий фотодиодный делитель напряжения, усилитель, постоянного тока, связанный с источником питания, вход усилителя постоянного тока через входной резистор соединен с входом операционного усилителя, а через резистор обратной связи с выходом усилителя постоянного тока, являющимся выходом операционного усилителя, KQTopbI,"| через два светодиода, включенных встречно-параллельно, связан с шиной нулевого потенциала (2).

Недостатком этого операционного усилителя является конструктивная сложность.

Целью изобретения является упрощение операционного усилителя.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронном операционном усилителе выводы источника питания усилителя постоянного тока соединены с крайними выводами фотодиодного делителя напряжения, средний вывод которого связан со входом усилителя постоянного тока, причем фотодиоды делителя напряжения связаны с соответствующими оптическими входами операционного усилителя.

На чертеже представлена принципиальная схема оптоэлектронного операционного усилителя.

Цифрами на чертеже обозначены: входной резистор 1, усилитель 2 постоянного тока, резистор 8 обратной связи, светодиоды

4, 5, фотодиодный делитель 5, 7 напря>кения на фотодиодах и источник 8 питания. зо Усилитель может суммировать входные сиг645169

R., 1 ных + в

I =1,+ КФ„,.

Г,„„= — — U„.

R оыз р вх.

Ф, =Н„К вЂ” зФ„. — ф Бз °

Ф=К V„,„

=- К,,Н вЂ” Ф„., Рз

Ф=К,, V„

R„

1 бО а во втором

Ф =К,К вЂ” Ф„., з калы, поступающие на инвертировашгый (или неинвертированный) вход через входной резистор 1 и формирует напряжение на выходе за счет тока ia цепи обратной связи с его выхода через резистор обратной связи 3. Выходная цепь операционного усилителя состоит из д вух светодиодов 4 и 5, включенных встречно-параллельно и выдающих световой, поток, соответствующий выходному сигналу положительной и отрицательной полярности.

Фотодиоды б и 7 предназначены для приема входных оптических сигналов и преобразования их в соответствующий ток. Так IG как фотодиод б подключен к положительному, а фотодиод 7 к отрицательному полюсу источника питания, то световые потоки, поступающие на фотодиод б и 7 можно назвать световыми потоками, соответствующими величинам положительной и отрицательной полярности. Фотодиоды б и 7 включены последовательно друг с другом и общей точкой подключены ко входу усилителя постоянного тока 2. 25

Работа устройства в качестве усилителясумматора оптических и электрических сигналов осуществляется следующим образом.

При наличии входного сигнала электрической природы V„,, подводимого через входной резистор 1 на вход усилителя 2, на выходе последнего напряжение имеет значение:

В зависимости от полярности V„, (соответственно от полярности U„„,„) срабатыва- 40 ет один,из светодиодов 4, 5, а именно, при наличии на выходе усилителя 2 V„,, <0 срабатывает светодиод 4, а при V»„)0— светодиод 5. Световой поток, вырабатываемый светодиодом, определяется из соотно- 45 шения:

К вЂ” передаточный коэффициент светодиода.

Поэтому при V„)0, т. е. V„„<0 ???????????????? ?????????? @i+ ??; ??> — — О, а при V„<0, т. е. при V.„„)0 световой поток Ф2 0;

9i=0. Значения световых потоков Ф, или

Ф2 (т. е. потоков со светодиода 4 или 5), таково:

IIlpH наличии нескольких, входов, т. е. нескольких входных на пряжений V„., подво"1 димых на резисторы Я,., что бб

1i а световой поток, соответственно:

При V,„) О световой поток на светодиоде 4

Ôi — — Фз, а:при V,„<0, световой поток на светодиоде 5 Ф2 =Ф, Рассмотрим работу устройства в случае подведения к его входу оптических сигналов. При наличии входного оптического сигнала на фотодиоде б имеем, что на выходе операционного усилителя

К вЂ” передаточный коэффициент фотоприемника;

G — коэффициент поглощения оптической системы, подводящей входной световой сигнал на фотодиод.

Зависимость тока, вырабатываемого фотодиодом б от входного светового потока, определится в виде:

1Π— темновые токи фотодиодов б и 7 компенсируют друг друга. При подведении

Ф,„на вход фотодиода б, V„„,,<0. В этом случае световой ноток на светодиоде 5 отсутствует, Фз=О, а на светодиоде 4 будет:

При подведении Ф„. на вход фотодиода 7, Р„„)Ои Ф вЂ” — О,Ф Ф О.

Если световой поток Ф,„условно соответствует величинам положительной полярности, то Фь следовательно должен соответствовать,величинам отрицательной полярности.

При Ф,, )О срабатывает светодиод 4, а при Ф,„(0, срабатывает светодиод 5. В первом случае

У К вЂ” Ф„,аФ, ОФ,= з

645169

Формула изобретения

m и

V.„„= и - — . Ф, — . Ф, j=l к=!

m П

Ф Яф/1 Q Ф Q Ф„

/= 1 l<= l

Тогда

Ф1=Ф (Фа=0) при ХФ,,) -Ф.

Ф2=Ф (Ф4=0) при ХФ/(Ф„.

Составитель Ю. Козлов

Техред Л. Камышникова

Редактор Б. Герцен

Корректор И. Сими, на

Заказ 1130/31 11зд. ¹ 837 Тираж 779 Поппи-.иое

11ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушскан í".á., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» соответствуя сигналам отрицательной и положительной полярности соответственно.

Если световые потоки поступают одновременно на фотодиоды б и 7 (Ф; на фотодиод б и Ф, на фотодиод 7) имеем, что

Оптоэлектронный операционный усили- 20 тель может быть использован в качестве логического элемента, если дополнительно к выходу операционного усилителя подключить два диода и операционный усилитель в роли инвертора, а на вход наряду со вход- 25 ными резисторами подвести и резистор опорного сигнала.

Усилитель не исключает возможности подведения на вход одновременно нескольких электрических сигналов. В этом случае 30 необходимо предусмотреть несколько входных резисторов 1.

Оптоэлектронный операционный усилитель, содержащий фотодиодный делитель напряжения, усилитель постоянного тока, связанный с источником питания, вход усилителя постоянного тока через входной резистор соединен с входом операционного усилителя, а через резистор обратной связи с выходом усилителя постоянного тока, являющимся выходом операционного усилителя, который через два светодиода, включенных встречно-параллельно, связан с шиной нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения операционного усилителя, в нем выводы источника питания усилителя постоянного тока соединены с крайними выводами фотодиодного делителя напряжения, средний вывод которого связан со входом усилителя постоянного тока, причем фотодиоды делителя напряжения связаны с соответствующими оптическими входами операционного усилителя, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США, № 3325724, кл. 323 — 21, опублик. 1967.

2. Па1ент США, № 3590251, кл. 250 †2, опублик. 1969.