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 %.
DA1 |
Iі- |
|
СД1 |
|
|
|
|
DA2 |
ФД1 СД ФД2 (|^7=37) |
І - >оо Г |
|
|
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 %.