|
| |
|
Слаботочка Книги нов в таком оптоэлектронном ключе светодиоды СД1 и СД2 смогут действовать лишь вполовину возможной мощности. Эффективно действуют в аналоговых ключах полевые транзисторы [22, 23], обладающие нечетно-симметричными (в известном смысле реверсивными) вольт-амперными характеристиками. При нулевом токе нагрузки /д напряжение на замкнутом ключе с полевым транзистором также равно нулю. Такое отсутствие «смещения нуля» выгодно отличает аналоговые ключи с полевыми Транзисторами от однотипных ключей, построенных на биполярных транзисторах. «с Выход о  Рис. 5.20. Аналоговый оптоэлектронный ключ с полевым транзистором В схеме, представленной на рис. 5.20,а, полевой-транзистор с управляющим р-«-переходом, оптически связанный со светодиодом, коммутирует электрическую цепь, соединяющую источник сигналов ее (О и операционный усилитель. Сопротивление неосвещенного транзистора достигает 30... 100 МОм. При освещении транзистора его сопротивление го резко снижается и в диапазоне «рабочих» токов светодиода /св=1..-50 мА спадает согласно рис. 5.20,6. При токе /св==10 мА сопротивление Го уже не превышает 200 Ом. Заканчивая разговор о технических ресурсах аналоговых оптоэлектронных устройств, отметим эффективность использования оптронов в линейных преобразователях с частотной и фазовой модуляцией сигналов. В качестве примера на рис. 5.21,а представлена схема широтно-импульсного модулятора с диодным оптроном в качестве элемента гальванической развязки [2]. Каскад / генерирует электрические колебания стабильной частоты F и, таким образом, задает период следования импульсов, формируемых одновибратором 2, T=\/F. Вместе с тем длительность импульса на выходе одновиб-ратора зависит от уровня входного сигнала Ux (рис. 5.21,6). Импульсные сигналы на выходе диодного оптроиа усиливаются секцией 5, а затем демодулируют-
Рис. 5.21. Аналоговое оптоэлектронное устройство с широтио-импульсной модуляцией сигналов ся интегратором 4 и фильтром нижних частот 5. Таким образом, оптрон в системе на рис. 5.21,6 играет вспомогательную роль промежуточного переключателя и сравнительно мало влияет на показатели линейности и стабильности преобразователя. Оценивая роль оптических связей в аналоговых устройствах, подчеркнем, что оптроны в линейной электронной технике применяются главным образом для гальванической развязки электрических цеией. Аналоговые оптоэлектронные устройства тем самым являются конкурента ми устройств с трансформаторными связями. Онтоэлектроиные преобразователи сигналов превосходят трансформаторные по частотным характеристикам, устойчивости к высокочастотным помехам; к тому же они компактны н технологичны. По наиряжснню развязки устройства с трансформаторными и оптическими связями примерно равноценны. 15* 227 список ЛИТЕРАТУРЫ I. Борисов С. Я. Устройство гальванического разделения канала связи постоянного тока на базе оптрона.- Электронная техника в автоматике/ Под ред. Ю. И. Конева.- М".: Сов. радио, 1972, вып. 3, с. 40-45. , 2. Ходапп. Применение оптронов в линейных схемах. - Электроника, 1976, т. 49, № 5, с. 33-40. 3. Ольшевски. Применение оптической связи в развязывающих усилителях. - Электроника, 1976, т. 49, № 17, с. 22-32. 4. Asatani К., Kiniura Т. Analyses of LED nonlinear distortions.- IEEE J. Sol,-St. Circuits, 1978, v. SC-13. № 1, p. 125-133. I 5. Asatani K., Kimura T. Linearisation of LED nonlinearity by ргеЯ distortions. -IEEE J. Sol.-St. Circuits, 1978, v. SC-13, № if p. 133-138, \ 6. Seifart M., Barenthin K. Galvanisch getrennte Obertragung von Analogsignalen mit Optokopplern. - Nachrichtentechnik Elektronik, 1977, Bd. 27, H. 6, S. 246-249. 7. Sorensen H. O., Fellows R. A. Optoelectronic components - leds, displays, couplers. - In: Wescon Professional Program.- Los Angeles, 1973, p. 1-28. 8. Ольшевски. Дифференциальный оптрон - средство повышения линейности и стабильности. - Электроника, 1978, т. 51, № 2, с. 48-54. 9. Напеу R. J. Linear d. с/ d. с. opfo-isolator, - Wireless World, 1976, V. 82, Ki 1486, p. 72. 10. Нелсен. Стабили.чация схе.мы развязки при помощи согласованных оптронов. - Электроника, 1975, т. 48, № 10, с. 57-59. II. Hataji. Feedback compensate and control circuits using a photo-coupler. - Дэнсп цусин чакай ромбун, 1975, v. 58-с. № 2, p. 57-64. 12. Pshaenich A. Constant-current feedback loop improves photo-detector performance in optical sensors. - Electronic Design, 1978, V. 26, № 6, p. 136. 13. Witkowicz T. Design of low-noise fiber-optic receiver amplifiers using J-FETs. - IEEE J. Sol.-St. Circuits, 1978, v. SC-13, № 1, p. 195-197 14. Вендлаид, )У1адден, Келли. Недорогие pin-фотодиоды, согласующиеся по характеристикам с оптическим волокном и источником. - Электроника, 1976, т. 49, № 16, с. 52-54. 15. Billings А. Optocoupler provides analog isolation. - EDN, 1978, V, 23, № 20, p. 121-122. 16. Гощиньски. Оптрон воспроизводит длительность импульсов с малыми искажениями.-Электроника, 1977, т. 50, № 23, с. 55-56. 17. Борисов Б. С, Варламов И. А., Лаврищев В. П. Оптоэлектронные микросхемы гальванической развязки. - Электронная промышленность, 1972, № 2, с. 70-73. 18. Горохов В. А., Дмитриев В. П., Носов Ю. Р. Принципы конструирования оптоэлектронных коммутаторов аналогового сигнала. - Микроэлектроника/ Под ред. А. А. Васенкова. - М.: Сов. радио, 1975, вып. 8, с. 128-148. 19. Горохов В. А. Функциональная классификация и схемотехника интегральных оптоэлектронных коммутаторов. - Полупроводниковая электроника в технике связи/ Под ред. И. Ф. Николаевского.--М.: Связь, 1977, вып. 18, с. 185-208. 20. Дмитриев В. П., Бер Ю. А. Система параметров оптоэлектронных коммутаторов аналоговых сигналов и методы их измерения. - Электронная техника. Сер. 2, Полупроводниковые при- боры, 1978, № 4 (122), с. 96-103. 21. А. с. 617829 (СССР). -Опубл. в Б. И., 1978, № 28. 22. I-Chih Chen, Sahm W. И. A bilateral analog FET optocoupler.- IEEE Trans. 1978, v. CE-24, Ni 3, p. 247-261. 23. Мышляев В. И. Аналоговые ключи на МДП-транзисторах.- Зарубежная электронная техника, 1976, № 21, с. 68; № 22, с. 47. Глава 6 СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ОПТРОНОВ И ОПТРОННЫХ МИКРОСХЕМ 6.1. ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ Перспективные направления развития и применения оптронной техники в значительной степенн определились (рис. 6.1). Оптроны и оптронные микросхемы [6.1] эффективно применяются для передачи информации между устройствами, не имеющими замкнутых электрических связей. Традиционно сильными остаются позиции оптоэлектронных приборов в технике получения и отображения информации. Самостоятельное значение в этом направлении имеют оптронные датчики, предназначенные для контроля процессов и объектов, весьма различных по природе и назначению. Заметно прогрессирует функциональная оптронная микросхемотехинка, ориентированная на выполнение разнообразных операций, связанных с преобразованием, накоплением н хранением информации. Эффективной и полезной оказывается замена громоздких, недолговечных.
Замена нических изделий  Рис. 6.1. Сферы применения оптронов и оптроииых микросхем 16-767 229 и нетехнологичных (с позиций микроэлектроники) электромеханических изделий (трансформаторов, потенциометров, реле) оптоэлектронными приборами и устройствами. Достаточно специфическим, но во многих случаях оправданным и полезным является использование оптронных элементов в энергетических целях. При передаче информации оптроны используются в качестве элементов связи, и, как правило, не несут самостоятельной функциональной нагрузки. Их приме:! пение позволяет осуществить весьма эффективную галь-1 ваническую развязку устройств управления и нагрузки, действующих в различных электрических условиях и режимах. С введением оитронов резко повышается помехоустойчивость каналов связи; практически устраняются «паразитные» взаимодействия по цепям «земли» и питания. Отмеченные достоинства оитронов и оптронных микросхем широко и полно используются в вычислительной и измерительной технике, устройствах автоматики и связи. Эффективным оказывается ирименение оитронов в сложных промышленных условиях цехов, типографий, электростанций. Оптронные линии связи незаменимы при исиользовании аппаратуры в условиях и режимах, опасных или недоступных для человека. - Например, в контрольно-измерительной аппаратуре, применяемой в медицине, геофизике, ядерной энергетике. Иллюстрируя особенности применения оптронов в технике передачи информации, обратимся, в первую очередь, к фрагментам систем (рис. 6.2), типичным для цифровых ЭВМ. Однонаправленная, помехоустойчивая связь гальванически развязанных логических элементов (ЛЭ) эффективно осуществляется с помощью оптоэлектронного переключателя (рис. 6.2,а). Согласование фо-тоириемника с выходными ЛЭ но электрическим характеристикам и быстродействию оказывается сравнительно несложным, если оитоэлектронный переключатель строится на базе ЛЭ. В схеме рис. 6.2,а удобно использовать оптронный инвертор-переключатель серии К249ЛП1, в котором объединены бескорпусная диодная оптопара и бескорпусный вентиль ИС стандартной серии. Опыт показывает, что применение малоинерционных оптронов оказывается эффективным и целесообразным практически в любом канале связи блоков и устройств ЭВМ. На рис. 6.2,6 показана схема соединения процессора ЭВМ с периферийными устройствами ввода и вывода данных [2]. Экранированные линии электрической связи возбуждаются мощными усилителями. Линии согласованы с излучателями. Транзисторные оптроны 0Т1 и 0Т2 обеспечивают эффективную гальваническую развязку процессора и иериферийных устройств. Отсутствие общих электрических цепей исключает «паразитное» взаимодействие (перекрестные наводки, сбои но цепям питания) устройств ЭВМ. Входные цепи Онтозлентронный /ге/1енлн7чатет ЛЭ h ЛЭ ( ] выходные 14епи
 (б)ЭВМ*" оптической свизи элементов (а) и устрой Введение оптических связей четко и полноценно решает известные проблемы электрического сопряжения разнотипных электронных приборов и устройств. Выделим в этом плане технические задачи каскадирования элементов и узлов, построенных на нолевых-и бииоляр-16* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 [37] 38 39 40 41 42 43 44 45 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||