ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Применение оптоэлектронных приборов в аналоговых ключах и регуляторах

К областям применения аналоговых оптронов можно отнести использование их в широко­полосных трансформаторных устройствах, усилителях различных сигналов, аналоговых / ключах и регуляторах. Схема простого усилителя и аналогового ключа на основе оптрона, обеспечивающего электрическую развязку от остальной части схемы, изображена на рис. 9.4, а. Входной сигнал ит, подаваемый на вход оптрона, после преобразования в излу­чение попадает на базу фоторезистора, осуществляя тем самым управление амплитудой то­ка на выходе оптопары и напряжением на сопротивлении нагрузки Яи. Коэффициент пере­дачи всего устройства определяется значением к используемого транзисторного оптрона. Если на вход светодиода подать запирающее напряжение Цупр, то коммутация аналогового сигнала происходить не будет (состояние «выключено»).

К светодиоду прикладываются отпирающее напряжение смещения и напряжение ком­мутирующего сигнала (состояние «включено»).

Электронный регулятор и ключ потенциометрического типа могут быть выполнены по схеме, приведенной на рис. 9.4, б. Здесь используется диодно-резисторный оптрон. Фоторези­стор используется в качестве сопротивления управляемого световым потоком светодиода. Ко-

Р

Эффициент передачи определяется по формуле К =———. При {7упр = 0 коэффициент пе-

*н+^,

Редачи близок к нулю.

В аналоговых устройствах используют диодные и резисторные, а также (в некоторых случаях) транзисторные оптопары. Требования к аналоговым оптронам определяются кон­кретными условиями их применения и поэтому общего критерия качества, подобного тому, который имеет место в случае цифровых оптронов (добротности), для них нет.

В то же время для сохранения формы передаваемого сигнала желательна линейность передаточной характеристики (постоянство Л, в достаточно широком диапазоне токов). Этому

Требованию в наибольшей мере отвечают диодные оптроны, хотя у них интервал значений входного тога 1Ь при которых к, постоянен, не слишком велик. Так, у оптопары АОД 101 даже при ее термостатировании передача аналогового сигнала с нелинейностью менее 2% осуществляется лишь при двух-трехкратном изменении /|.

Сказанное означает, что при проектировании аналоговых устройств, использующих оп­троны, необходимо предусматривать дополнительные меры по линеаризации передаточной характеристики. В этой связи перспективным является применение дифференциальных оп­тронов (с одним излучателем и двумя фотоприемниками), у которых коэффициент передачи по току между излучателем и первым фотоприемником, а также между излучателем и вторым фотоприемником одинаковы, причем в равной мере меняются в зависимости от условий рабо­ты (амплитуда Т, входного тока 1Ь входного напряжения [У,). Фотоприемники включены та­ким образом, чтобы при подаче сигнала входной ток одного из них увеличивался, а другого в той же мере уменьшался. Увеличение ки первого канала оптрона примерно компенсируется уменьшением кх второго, а общая передаточная характеристика оптопары выравнивается.

Принципиальная схема оптоэлектронной ИМС К249КН1 приведена на рис. 9.5. Микро­схема предназначена для коммутации аналоговых сигналов. Она содержит два диодных оп­трона и два электронных ключа на транзисторах УТ1 и УТ2, выходы которых включены встречно-последовательно для уменьшения остаточного напряжения до 0,1 мВ. При проте­кании прямого тока через светодиоды СД1 и СД2 возникают световые потоки ФД1 и ФД2, воздействующие на фотодиоды, работающие в фотогальваническом режиме.

Фотодиоды включены последовательно с целью формирования суммарной фотоЭДС, достаточной для надежного открывания биполярных транзисторов в состоянии «включено». В этом случае биполярные транзисторы имеют низкие значения выходного сопротивления, и коммутирующее напряжение UBX с малым затуханием поступает в нагрузку ключа.

Если управляющее напряжение {/упр отсутствует, светодиоды свет не излучают и, следо­вательно, фотоЭДС равна нулю; биполярные транзисторы находятся в закрытом состоянии; а ключ обеспечивает состояние «выключено». Микросхема выполнена по гибридно-пленоч­ной технологии, так как светодиоды невозможно изготовить с использованием кремниевой технологии полупроводниковых ИМС.