И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Возможность управления выходными сигналами путем воздействия на оптическую часть. 4. Высокая помехозащищенность оптического канала, т. е. его невосприимчивость к воздействию внешних электромагнитных полей, 5. Возможность совмещения в РЭА с другими полупроводниковыми и микроэлектронными приборами. Недостатки оптронов следующие: 1.
Относительно большая потребляемая мощность, из-за того что дважды происходит преобразование энергии, причем КПД этих преобразований невысок. 2. Невысокая температурная стабильность и радиационная стойкость. 3. Заметное «старение», т.е.
ухудшение параметров с течением времени. 4. Сравнительно высокий уровень собственных шумов. 5. Необходимость применения гибридной технологии вместо более удобной и совершенной планарной (в одном приборе объединены источник и приемник излучения, сделанные из разных полупроводников). Все эти недостатки устраняются в процессе развития оптронной техники.
Конструктивно в оптронах излучатель и приемник излучения помещаются а) рн 195 в корпус и заливаются оптически прозрачным клеем (рис. 13.16). Для использования в гибридных микросхемах выпушены миниатюрные бескорпусные оптроны. Особую конструкцию имеют оптопары с открытым оптическим каналом. У них между излучателем и фотоприемником имеется воздушный зазор (рис. 13.17, а), в котором может перемещаться светонепроницаемая преграда, например перфолента с отверстиями.
С помощью перфоленты можно управлять световым потоком. В другом варианте оптопар с открытым каналом световой поток излучателя попадает в фотоприемник, отражаясь от какого- либо объекта (рис. 13Л7, б). Рассмотрим различные типы оптопар, отличающиеся друг от друга фотоприемниками. Резисгпорпые оппгопары имеют в качестве излучателя сверхминиатюрную лампочку накаливания или светодиод, дающий видимое или инфракрасное излучение. Приемником излучения является фоторезистор из селенида кадмия или сульфида кадмия для видимого излучения, а для инфракрасного — из селенида или сульфида свинца. Фото- резистор может работать как на постоянном, так и на переменном токе.
Для хорошей работы оптопары необходимо согласование излучателя и фоторезистора по спектральным характеристикам. На рис. 13.18 схематически изображена резисторная оптопара (светодиод и фоторезистор), у которой выходная цепь питается от источника постоянного или переменного напряжения Е и имеет нагрузку Вм Напряжение (гу„р, подаваемое на светодиод, управляет током в Рнс. !3.16. Принцип устройства оптопары ! — излучагельг 2 — оптичееки прозрачный клей; 3 — фотоприемник Рис. 13.!7. Оптопары Е открьцым оптиче- ским каналом ! — излучатель; 2 — фотоприемник; 3 — объект нагрузке.
Цепь управления (цепь излучателя) изолирована от фоторезистора, который может быть включен в цепь относительно высокого напряжения, например 220 В. В качестве параметров резисторных оптопар обычно указываются максимальные токи и напряжения на входе и выходе, выходное сопротивление при нормальной работе и так называемое темновое выходное сопротивление (соответствующее темновому току в несколько микроампер при отсутствии входного ,тока), сопротивление изоляции и максимальное напряжение изоляции между входом и выходом, проходная емкость, время включения и выключения, характеризующее инерционность прибора.
Важнейшие характеристики оптопары— входная вольт-амперная и передаточная. Последняя показывает зависимость выходного сопротивления от входного тока. Промышленность выпускает резисторные оптопары с источником излучения в виде ламп накаливания, электролюминесцентных конденсаторов и светодиодов. В некоторых оптопарах, предназначенных для коммутации, размещается несколько фоторезисторов.
Резисторные опт'опары применяются для Рис. 13.! 8. Схема включения резисторной оптопары автоматического регулирования усиления, связи между каскадами, управления бесконтактными делителями напряжения, модуляции сигналов, формирования различных сигналов и т. д. Днодные оптопары (рис. 13.19, а) имеют обычно кремниевый фотодиод и инфракрасный арсенидо-галлиевый светодиод.
Фотодиод может работать в фотогенераторном режиме, создавая фото-ЗДС до 0,8 В, или в фотодиодном режиме. Диоды изготовляют по планар- но-эпитаксиальной технологии. Для повышения быстродействия применяют фотодиоды типа р-1-п. Основные параметры диодных оптопар — входные и выходные напряжения и токи для непрерывного и импульсного режима, коэффициент передачи тока, т.е, отношение выходца~о тока к входному, время нарастания и спада выходного сигнала, а также другие величины, аналогичные параметрам резисторных оптопар.
Коэффициент передачи тока обычно составляет лишь единицы процентов, а время нарастания и спада для р — ! — и-фотодиодов может быть снижено до нескольких наносекунд. Свойства диодных оптопар отображаются входными и выходными вольт-ампер- ными характеристиками и передаточными характеристиками для фотогенераторного и фотоднодного режима. Многоканальные диодные оптопары имеют в одном корпусе несколько оптопар. Масса оптопары составляет примерно один грамм или десятые доли грамма. Оптопары оформлены в металлостеклянном корпусе, а для гибридных микросхем выпускаются бескорпусные оптопары. Применение лиодных оптопар весьма разнообразно.
Например, на основе диодных оптопар создаются импульсные трансформаторы, не имеющие обмоток. Оптопары используются для передачи сигналов между блоками сложной РЗА, для управления работой различных микросхем, особенно микросхем на МДП- транзисторах, у которых входной ток очень мал. Разновилность диодных оптопар — оптопары, в которых фотоприемником служит фотоварикап (рис. 13.19, 6). Транзисторные оптопары(рис. 13.19,в) имеют обычно в качестве излучателя арсенидо-галлиевый светодиол, а приемника излучения — биполярный кремниевый фототранзистор типа п — р — п. Основные параметры входной цепи таких оптопар аналогичны параметрам диодных оптопар.
Дополнительно указываются максимальные токи, напряжения и мощность, относящиеся к выходной цепи, темновой ток фототранзистора, время включения и выключения, параметры, характеризующие изоляцию входной цепи от выходной. Оптопары этого типа работают главным образом в ключевом режиме и применяются в коммутаторных схемах, устройствах связи различных датчиков с измерительными блоками, в качестве реле и во многих других случаях. Для повышения чувствительности в оптопаре может быть использован составной транзистор (рис.
13.!9, г) или фотодиод с транзистором (рис. !3.19, д). Оптопары с составным транзистором обладают наибольшим коэффициентом передачи тока, но наименьшим быстродейсз.внем, а наибольшее быстродей- д) 196 Ьз (Я) Рнс. !3.19. Различные типы оптопвр ЪФ стане характерно, для диодно-транзисторных оптопар. В качестве приемника излучения в оптопарах применяются также однопереходные транзисторы (рис. 13.19,е). Такие оптопары обычно используются для ключевых схем, например для управляемых релаксационных генераторов, создающих импульсы прямоугольной формы.
Однопереходный фототранзистор универсальный: его можно использовать как фоторезистор, если не включен эмиттерный переход, или как фотодиод, если включен только один этот переход. Разновидность транзисторных оптопар — оптопары с полевым фототранзистором (рис. 13.19, эье). Они отличаются хорошей линейностью выходной вольт-амперной характеристики в широком диапазоне напряжений и токов и поэтому удобны для аналоговых схем. Тористорные оптопары имеют в качестве фотоприемника кремниевый фототнристор (рис. 13.19, э) и применяются в ключевых режимах. Основная область использования — схемы для формирования мощных импульсов, управления мощными тиристорами, управления и коммутации различных устройств с мощными нагрузками. Параметры тиристорных оптопар — входные и выходные токи и напряжения, соответствующие включению, рабочему режиму и максимальным допустимым режимам, а также время включения и выключения, параметры изоляции между входной и выходной цепями.
Оптоэлектронные интегральные микросхемы (ОЭ ИМС) имеют оптическую связь между отдельными узлами или компонентами. В этих микросхемах, изготовляемых на основе диодных, транзисторных и тнристорных оптопар, кроме излучателей и фотоприемников содержатся еще устройства для обработки сигналов, полученных от фотоприемника. Особенность ОЭ ИМС вЂ” однонаправленная передача сигнала и отсутствие обратной связи.
Различные ОЭ ИМС используются главным образом в качестве переключателей логических и аналоговых сигналов, реле и схем цифра-буквенной индикации. Кроме ряда параметров, аналогичных параметрам обычных оптопар, для ОЭ ИМС еще характерны входные и выходные токи и напряжения, соответствующие логическим единице и нулю, время задержки включения и выключения, напряжение источника питания и потребляемый ток, Существуют типы антропов, например с оптическим входом и выходом, служащие для преобразования световых сигналов, индикаторные ОЭ ИМС с несколькими встроенными светодиодами или с сегментным светодиодным индикатором.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
