|
| |
|
Слаботочка Книги •«о « ч й- I -с о о S а flap Iiii 0," о Q 2 2 < i S § §•1 о о о о 1Л о о <N (N - С<1 О 2 2 о о о о -. ш ш - & o2s ЪЪ
00 00 оо in со in сс 00 00 OD OD ю ю in in ю оо 00 со со о m га е- и §1 ч та м я к § со о с с: с с 8 8 8 8 о см со с с с с с СП (П (Г) (П (Т) о о о о о с с с 888 f ЦИИ высокоомных цепей радиоаппаратуры. Все резисторные оптопары пригодны для использования в лийейных схемах, однако наиболее удобны дифференциальные оптопары ОЭП-6, ОЭП-7, ОЭП-14, позволяющие ском-.пенсировать температурный и временной дрейф параметров. Одна из важнейших задач развития резисторных оптопар- повышение их быстродействия. Снизить времена релаксации до единиц миллисекунд позволило-   « в П Iff /it,ffA а) Рис. 2.17. Передаточные (а) и выходные вольт-амперные (б) характеристики ряда образцов резисторных оптопар использование синтерированных пленок CdS-ZnS [34].. Обнадеживающие результаты получены также на фотоприемниках из монокристаллического кремния, легированного цинком [35], промышленный же выход достигнут при использовании фоточувствительных слоев CdSe-HgSe в двухканальной оптопаре ОЭП-16. Следует отметить, что повышение быстродействия достигнуто не «бесплатно»: резко уменьшилось напряжение коммутации и отношение RtlЯсв по сравнению с другими приборами. Анализ типичных зависимостей параметров резисторных оптопар позволяет сделать следующие выводы, г Широкий диапазон изменения сопротивления (от •.. 5 до 6 ... 8 порядков) наблюдается для довольно-Узкого интервала входных токов (рис. 2.17,а). Относительно большое значение Ясв приводит к заметному 195- саморазогреву, вследствие чего при выходных токах в несколько миллиампер наблюдается отклонение волы-амперной характеристики от линейной (рис. 2.17,6). При дальнейшем увеличении выходного напряжения возникает отрицательное сопротивление, что и ограничивает предельные возможности фоторезистора по рассеиваемой мощности.  -so -40 -го о го 40 s;c -ео -4о -го о го 4о so s;o Рис. 2.18. Температурные зависимости статических (а) и динамических (б) параметров резисторных оптопар Очень значительны температурные изменения параметров резисторных оптопар (рис. 2.18). Характерно, что при повышении температуры Къ растет (со скоростью ~1,5%-град"), а R-z резко падает, так что диапазон изменения RtJRcb сокращается с обеих сторон и может при вокр==+60 ... +70°С упасть до недопустимо мало-103. При охлаждении очень существенно возрастает инерцион- го значения 10 f<i,omH.ed.  г,гц Рис. 2.19. Частотные характеристики резисторных оптопар ность оптопары, времена переключения могут достигать нескольких секунд.-Большие значения времен переключения проявляются и в частотных характеристиках оптопар: лишь самая «быстрая» оптопара тпаа ОЭП-16 может работать вцлоть до 1000 Гц, в остальных же случаях частотные пределы ограничиваются десятками герц (рис. 2.19). В сравнении с другими приборами резисторные оптопары обладают такими достоинствами, как линейиееть л симметричность выходной характеристики, отсутствие фото-ЭДС, высокое значение темнового сопротивления, широкий динамический диапазон изменения сопротивления, высокое значение коммутируемого выходного напряжения. К числу существенных недостатков приборов этого класса следует отнести значительную инерционность, резкую температурную зависимость параметров, их временную нестабильность, наличие гистерезисных явлений, значительную потребляемую мощность. Тем не менее резисторные оптопары остаются практически не-[ заменимыми элементами очень многих электронных схем, особенно линейных. 2.5. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ ОПТОПАРЫ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ АНАЛОГОВОГО СИГНАЛА "Весь изложенный выше материал касается вопросов передачи цифровой информации по гальванически развязанной цепи. Во всех случаях, когда говорилось о линейности, об аналоговых сигналах (резисторные оптопары, оптопары с полевым или однопереходный транзистором на выходе), речь шла о виде выходной характеристики оптопары. Во всех случаях управление по кана,яу излучатель - фотоприемник не описывалось ,линейной зависимостью: достаточно взглянуть, напри-мер, на передаточную характеристику резисторной оптопары (рис. 2.17,а). Важную задачу представляет собой передача аналоговой информации с помощью оптопары, т. е. обеспечение линейности передаточной характеристики вход -выход [36]. Лишь при наличии таких оптопар становится возможным непосредственное распространение аналоговой информации по гальванически развязанным цепям без преобразования ее к цифровой форме (последовательности импульсов). Сопоставление свойств различных оптопар по пара-«етрам, важным с точки зрения передачи аналоговых сигналов (табл. 2.9 [37, 38]), приводит к заключению, Что если эта задача и может быть решена, то только 1Помо1цью диодных оптопар, обладающих хорошими Частотными п шумовыми характеристиками. Отметим, Что малое значение Кт таких оптопар без труда может obiTb «исправлено» введением в выходную цепь совре- -767 менных микроэлектронных операционных усилителей. Сложность проблемы заключается прежде всего в узком диапазоне линейности передаточной характеристики и сте-пени этой линейности. Типичная зависимость /BLix=f(/Bx) для диодной оптопары (рис. 2.20) вследствие нелинейностиИ ватт-амперной характеристи1а-™ светодиода и разогрева струк туры характеризуется «зава лами» как при малых, так i Рис. 2.20. К определению при больших значениях /вх лниейности передаточной -.Используемые в ряде рабоъ характеристики диодной оп- 37] аналитические апиро- топаоы L J г ксимации этой зависимости в виде той или иной монотонной степенной функции не точны и пригодны для описания порознь лишь верхнего или нижнего участков. Таблица 2.9 Сравнение параметров оптопар для передачи аналогового сигнала  Вид оптопары Диодная Транзисторная Диодно-траи-зисториая Резисторная
Уровень шумов Темновые токи Те\шератугные изменения Jпараметров Очень низкий Средний Низкий Очень малые Средние Малые Очень малые Небольшие  Значитед ные Очень знач чительные Нетрудно видеть, что точное представление переда точной характеристики на рис. 2.20 вблизи линейной области имеет вид Lux=KiohxJ[ 1 (l-/вжo/вx) (a-f6)]. Введение коэффициента а отражает тот факт, что путем поворота вокруг точки пересечения на угол фо (схемотехнически это достигается пропусканием компенсирую- щего тока смещения, равного -/вх. и некоторым изме-ненпем коэффициента усиления) молсет быть достигнуто совмещение .реальной характеристики с идеальной (представленной ца рис. 2.20 пунктиром). После этого нелинейные искажения при передаче сигнала будут определяться видом функции б(/вх) (заштрихованная область на рис. 2.20) в диапазоне рабочих токов /вхтш •.. /вхтах. Без введения схемотехнической компенсации > эти искажения не могут быть уменьшены и характеризуют, таким образом, возмолшости оптопары в «чистом» виде. Экспериментальное статистическое обследование диодных оптопар типа АОД101 показало следующее (выводы по 95% испытанных образцов): -- коэффициент передачи тока Кю всей совокупности приборов колеблется в довольно широком интервале от 1,2 ... 1,3 до 4,0 ... 4,1%; - для каждого конкретного образца оптопары на передаточной характеристике может быть выделена линейная область (/вхю1п .. ./вхтах), ПрОТЯЖеННОСТЬ КОТОРОЙ составляет 10 ... 20 мА и имеет типичное значение 15 ... 17 мА; - середина линейного участка у большинства приборов близка к /вхо=10 мА (что удобно, так как именно при этом токе измеряется паспортное значение Ki) н колеблется от 7 до 13 мА. Линейный участок определяется таким образом, чтобы величина б на его краях не превышала 2%. Приведенные результаты относятся к комнатной температуре. С ростом температуры величина Кг падает приблизительрю по линейному закону, причем статистически {l/Kr)(dKild@)=-(0,3 ... 0,7)%.°С-. Величина Же б при этом, как правило, растет, причем (1/б)Х X(d6/de.)(l ... 2)%-°С-. Из сказанного можно заключить, что, используя оптопары АОД101 (или им подобные), при достаточно Жесткой термостабилизации можно спроектировать схе-у передачи аналогового сигнала с нелинейностью 2%, и динамическим диапазоном (/вхтах ахmin) до 3. При этом предварительно необходимо тщатель-"0 обследовать передаточную характеристику используемого образца. Стремление к повышению линейности характеристики ведет к резкому сужению рабочего диа-азона токов. 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 |