Устройство и принцип действия Оптоэлектронных цифровых ключей

Комплектующие, радиокомпоненты / Радиодетали / Микросхемы
Alexsandrs
1 341
26-10-2015, 22:55
0

Сравнение динамических параметров различных типов оптронов с аналогичными параметрами дискретных диодов, транзисторов и микросхем показывает, что быстродействие оптронов в настоящее время несколько хуже. Поэтому оптронные схемы, вообще говоря, уступают по быстродействию однотипным устройствам без оптических связей. Снижение быстродействия, связанное с введением оптронов, оказывается сравнительно небольшим лишь при согласовании режима эксплуатации элементов оптрона. Использование в оптронах излучателей (СИД) и диодных или транзисторных фотоприемников приводит к тому, что быстродействие таких оптронов определяется в основном барьерными емкостями излучателя и приемника оптрона. Например, типичные значения емкостей излучателей быстродействующих оптронов составляют 20...300 пФ, а емкостей фотодиодов и фототранзисторов —

5.. .15пФ. Поэтому для уменьшения длительности переключения оптрона необходимо: 1) форсировать перезаряд входной емкости излучателя; 2) уменьшать длительность перезаряда выходной емкости фотоприемника, изолируя или компенсируя емкостную нагрузку и уменьшая амплитуду выходного напряжения.

{banner_rca-news-1-1}

Быстрое переключение излучателя с одновременным обеспечением мощного и стабильного потока излучения достигается при управлении оптронами током значительной амплитуды. При этом необходимо, во-первых, фиксировать уровень прямого тока СИД, чем удается обеспечить стабильность светового потока; во-вторых, не превышать предельно допустимого тока СИД. Важно также обеспечить универсальность схем питания излучателя, чтобы режим работы СИД не менялся при замене одного из компонентов схемы.

Рассмотрим в качестве примера переключение излучения от интегральной микросхемы. В схеме ИС (рис. 9.9, а) используется принцип переключения тока I, заданного в цепи высокоомным резистором Я (режим источника тока). Если выходной потенциал ИС £/вых превышает напряжение (£/„ - Цсд), то диод ИО заперт, а ток /— протекает через светоизлучающий

Диод, обеспечивая генерацию стабильного светового потока. При переключении ИС ее выходной потенциал снижается, диод УЮ отпирается и практически весь ток I переключается на вход ИС: светоизлучающий диод быстро запирается. В качестве входной ИС можно использовать микросхемы семейства ТТЛ, а также ИС с эмиттерными связями.

В качестве согласующего элемента используется также эмиттерный повторитель (рис. 9.9, б). Очевидно, что при этом выходной ток ИС составляет (0,01-0,03)-/в зависимости от коэффициента передачи по току транзистора УТ.

{banner_rca-news-1-2}

Следует иметь в виду, что эмиттерный повторитель управляется выходным напряжением ИС, и поэтому ток светодиода I может меняться при смене ИС.

Рис. 9.9. Согласование входа оптрона с выходом ИС: а — задание входного тока с помощью резистора: б — с помощью транзисторного усилителя

Рассмотрим условия эффективной работы цифровых оптронов на нагрузку. Выходной ток современных диодных фотоприемников относительно невелик, быстродействие фотоприемников ниже уровня современных микросхем. Поэтому для оптимального согласования выхода диодного фотоприемника с нагрузкой необходимо введение промежуточных усилителей тока, а также форсирование перезаряда выходной емкости фото приемника и емкости нагрузки.

Эффективна при работе на значительную емкостную нагрузку схема рис. 9.10, а с последовательным соединением — транзисторов в паре с диодным оптроном. При подаче логической единицы (высокий уровень напряжения) на Вх1 и логического нуля (низкий уровень напряжения) на Вх2 отпираются оптрон О1 и транзистор УТ1, а конденсатор С„ быстро заряжается значительным эмиттерным током 1э1. Транзистор УТ2 и оптрон 02 при этом заперты. При изменении сигналов (нуль на Вх1 и единица на Вх2) конденсатор С„ быстро заряжается через открытый транзистор УТ2.

Улучшаются выходные динамические характеристики оптронов в схеме рис. 9.10, б, что связано, главным образом, с уменьшением сопротивления нагрузки фотоприемника.

В цепь связи транзисторного фотоприемника и нагрузочного резистора /?„ введен быстродействующий транзистор по схеме с общей базой. Выход фототранзистора оказывается нагруженным на низкоомное входное сопротивление транзистора, что ускоряет перезаряд барьерной емкости. Формирование сигнала на /?„ определяется быстродействующим транзистором.

Рис. 9.10. Согласование выхода оптрона с нагрузкой: а — схема с последовательным соединением фототранзисторов; 6 — схема с быстродействующим транзистором

Источник: https://msd.com.ua/

Обсудить на форуме