ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Устройство и принцип действия оптоэлектронных усилителей

Характерным примером оптоэлектронной линейной схемы может служить линейный диф­ференциальный усилитель [23] (рис. 9.8, а). Оптический канал передачи сигналов, постро­енный на транзисторных оптопарах, должен быть тщательно симметрирован.

Оптопары подобраны с идентичными характеристиками и параметрами. В режиме по­коя через СИД оптопар протекают одинаковые токи (/СД1 = /еда)- Фототоки оптопар /сд, и/еда при этом направлены встречно и не оказывают влияния на выходной усилитель DA3. Возможные временные и температурные изменения электрического статического режима
и параметров взаимно компенсируются. С другой стороны, входной сигнал t/BX, воздейст­вующий на каскад DA1, передается через оптопару и усиливается усилителем DA3. Нели­нейность передаточных характеристик оптопары в таком устройстве не компенсируется.

Два однотипных транзистора с одинаковыми параметрами VT и VT2 обеспечивают ли­нейный режим работы светодиодов 01 и 02. С помощью резистора R5 устанавливается не­обходимый коэффициент усиления всего устройства.

В результате при большом UBX коэффициент передачи кп оптопары О, изменяется, а Ад оптопары 02 постоянен, так как ток /Сдг фиксирован. Нелинейность усиления такого усили­теля составляет 1.. .5 %, стабильность к, в течение 100 ООО ч при 25°С примерно 5.. .20 %.

R1 4ZU-

(Л,

R2

Ф2|

Рис. 9.8. Аналоговые (линейные) оптоэлектронные микросхемы: а — параметрический дифференциальный усилитель;

6—усилитель с дифференциальным оптроном

Значительно повышается качество передачи аналогового сигнала при использовании дифференциальных оптронов. Рассмотрим принцип улучшения линейности передаточной характеристики с помощью дифференциального оптрона на примере схемы рис. 9.8, б. СИД
оптрона СД освещает два однотипных, имеющих идентичные параметры, фотодиода ФД1 и ФД2. Ток СИД /Сд в такой схеме определяется не только входным током /вх, но и током об­ратной связи /ф1:

1сд ~ к(1кх + /Ф.) = к{!вх + кц1сц), (9-8)

Где к, — коэффициент усиления каскада на основе БА1; кп — коэффициент передачи по току пары дифференциального оптрона ФД1 - СД.

Из первого равенства имеем

/сд = (*1/„х)/(1+ *.*,.)• (9-9)

При глубокой обратной связи ккп » 1 ток СИД /сд = /Вх/Л,1 и фототок пары СД-ФДг оптрона /ф2 = к,21вх/кп. Для однотипных пар в дифференциальном оптроне коэффициенты кп и ка одинаковы и изменяются в равной степени. В результате /ф2(0 = /Вх(0 и не зависит от нелинейности и нестабильности характеристик оптрона. Усиление полезного сигнала обес­печивается ОА2. Нелинейность усиления такого усилителя с дифференциальным оптроном составляет 0,01.. .0,2 %, стабильность к в течение 100 000 ч составляет 0,075 %.