|
| |
|
Слаботочка Книги ТриЧескйМ сопротивлением. Входной tok каскада =/к+/б-/ф, причем все составляющие тока: /=(£"64--]Usx)/R6, /б=»1(/вх), /ф=£Д7/б(/вх) - зависят от напряжения (7вх=/б1? и изменяются согласно рис. 4.20,6. Искомую зависимость Jbx{Ubx) несложно получить графическим методом. Если KiB>l, то фототок /ф превышает ток базы h и характеристика /вх(/вх) имеет четко выраженный падающий участок; именно этот случай иллюстрируется рис. 4.20,6.  Рис. 4.20. Оптронная схема с N-образной вольт-ампернон характеристикой Как только транзистор оказывается в режиме насыщения, ток проводимости /св излучателя фиксируется на уровне, близком к (к-f/св пр)/к; з.песь (как и ранее) /свпр - падение напряжения на открытом светодиоде, равное 1,1 ... 1,3 В. Ток фотодиода I<b=Kihb ограничивается на уровне Ixi=Ki{Ek-/свщО/-к; положительная обратная связь по оптическому каналу становится неэффективной. В режиме насыщения транзистор не оказывает боль- шого сопротивления электрическому току; поэтому правая восходящая ветвь характеристики /вх(вх) является весьма крутой. Полученная ВАХ (рис. 4.20,6) относится к N-образным. Оптоэлектронный каскад (рис. 4.20,а) имеет два состояния устойчивого равновесия М и N, если линия управления Ut;={E-Uux) [Яг пересекает характеристи--- ку /вх(вх) в трех точках (рис. 4.20,s). Оптоэлектронная микросхема (рис. 4.21,а) с S-об-разной вольт-амперной характеристикой (рис. 4.21,6) описана в [30]. Если разносТь потенциалов на входных клеммах каскада-двухполюсника невелика, то транзистор и компоненты оптопары закрыты. По мере повышения напряжения Ux разность потенциалов иа эмиттерном р-л-переходе транзистора возрастает и достигает порогового значения. Далее коллекторный ток этого транзистора резко увеличивается и возбуждает светодиод. Появляется заметный коллекторный ток фототранзистора, способствующий еще большему отпиранию транзистора. В этом режиме транзисторный оптрон и транзистор эффективно взаимодействуют, образуя  Ряс. 4.21. Вариант оцтропнон схемы с S-образиой вольт-ампернон характеристикой замкнутую петлю положительной обратной связи, б(а-годаря чему и формируется падающий участок вольт-амперной характеристики каскада. Рабочая точка оптоэлектронного каскада (рис. 4.21,а) выходит на крутую (низкоомную) ветвь характеристики Ibx(Ubx) при насыщении транзисторов. Практическая схема триггера с диодным оптроном в канале положительной обратной связи (рис. 4.22,а) строится на базе каскада с отрицательным электрическим сопротивлением (рис. 4.20,д), но содержит два транзистора, соединенных по схеме Дарлингтона. Условие лавинообразного переключения такого триггера KiBiByl выполняется, как правило, с большим запасом. Устройство имеет два состояния устойчивого равновесия: в одном оптрон не возбужден, транзисторы закрыты; в другом транзисторы фиксируются в режиме насыщения, излучатель генерирует стабильный световой поток, фотодиод задает в базовую цепь Т1 ток, достаточный для насыщения транзисторов. Переключение триггера осуществляется разнополярными сигналами. Оптоэлектронный генератор импульсов [31], посТр( енНый по схеме рис. 4.22,6, действует в значительной степени подобно транзисторному блокинг-генератору с хронирующим конденсатором в эмиттерной цепи. Однако функции инвертирующего трансформатора - непременного компонента блокинг-генераторов - в данном случае успешно выполняет транзисторный оптрон. При включении напряжения питания Е (рис. 4.22,6) светодиод смещается в прямом направлении и начинает излучать; освещенный фототранзистор открывает по базовой цепи транзистор, который, в свою очередь, форси- о-CZ] Вход ВихоВ -о п/е/ а) s) /--Выход  Рнс. 4.22. Импульсные схемы с оптической регенерацией снгнало] рует включение светодиода. В итоге лавинообразного развития переходных процессов транзистор оказывается в режиме насыщения. На этой начальной стадии развития колебаний напряжение на хронирующем конденсаторе заметно не изменяется. Однако в дальнейшем, по мере зарядки конденсатора, потенциал эмиттера V непрерывно возрастает, уменьшаются коллекторный ток транзистора и ток проводимости излучателя. К тому же увеличивается отбор эмиттерного фототока в цепь с резистором R3. В финале рассматриваемого процесса транзистор переходит из режима насыщения в нормальный активный режим и в схеме развивается лавинообразный переходный процесс, форсирующий выключение транзистора. В дальнейшем процесс разрядки конденсатора происходит по цепи с резистором R4. При снижении потеН циала до порогового значения транзистор снова открывается и в ходе лавинообразного включения фиксируется в режиме насыщения. Описанный цикл релакса-198 дионных колебаний в схеме рис. 4.22,6 периодически повторяется. В схеме оптоэлектронного мультивибратора [32], представленной на рис. 4.22,в, положительная обратная связь, обеспечивающая регенерацию сигналов, замыкается по оптическому каналу с транзисторным оптроном и по цепи с конденсатором. Этот же конденсатор является хронирующим элементом, определяя длительность и частоту импульсов, генерируемых мультивибратором. Использование оптронов заметно расширяет функциональные возможности ключевых импульсных схем на туннельных диодах [33]. Особенности построения и функционирования ждущего мультивибратора на туннельном диоде с оптическим каналом обратной связи иллюстрируются рис. 4.23 [34].   Рнс. 4.23. Ждущий мультивибратор с оптроном в хронирующей цепн Первоначально рабочая точка туннельного диода фиксируется на восходящей ветви ВАХ в состоянии Ш (рис. 4.23,6). В таком режиме напряжения и токи тран-знсторного оптрона невелики. При воздействии кратко-, временного входного сигнала положительной полярности туннельный диод переключается в прямом направлении и потенциал его анода резко возрастает. Первоначально открытый диод Д2 быстро запирается, и ток /п2, заданный по электрическому каналу Е-R2, переключается в цепь с конденсатором. По мере зарядки конденсатора напряжение на светодиоде нарастает (рис. 4.23,в) и достигает уровня пороговой точки Л. Далее резко увеличивается ток проводимости светодиода и формируется вспышка света. Фототранзистор, реагируя на излучение светодиода, создает коллекторный ток, перекл1дчающий туннельный диод в обратном направлении. На этом процесс форМ!* рования вершины импульса на аноде туннельного диода завершается. Важно подчеркнуть, что длительность нм-.пульсов, генерируемых ждущим мультивибратором (рис. 4.23,а), определяется процессом зарядки конден-•сатора и практически не зависит от разброса или дрейфа параметров туннельного диода. На заключительной стадии диод R2 открывается, ток /п2 по мере разряда конденсатора переключается в цепь туннельного диода, излучение светодиода угасает и рабочая точка туннельного диода возвращается в первоначальное состояние. --КЬ Sxeg кдг Рис, 4.24. КольцевсШ счетчик импульсов с оптическими связями фрагмент кольцевого счетчика с оптическими связя-* ми показан на рис. 4.24. Каждый разряд счетчика содержит триггер на туннельном диоде, причем все туннельные диоды однотипны. В каскад связи смежных разрядов счетчика введен диодный оптрон. Запуск счетчика осуществляется кратковременными положительными импульсами. Первоначально рабочая точка одного из туннельных диодов (например, TJXl) фиксируется на первой вос.хо- / дящей ветви ВАХ. Рабочие точки других туннельны." диодов (в том числе и ТД2) фиксируются на второй восходящей ветви ВАХ. Входной сигнал переключает в прямом направлении только туннельный диод ГД/. Диод с накоплением заряда (ДНЗ) и оптрон формируют кратковременный импульс отрицательной полярности и переключарог туннельный диод ТД2 в обратном направлении. На этом цикл переноса информации в кольцевом счетчике, связанный с действием внешне спускового сигнала, заканчиваетсн-200 - 13 заключение подчеркнем, что варианты микросхем с оптической регенерацией сигналов многочисленны и разнообразны. К сожалению, эти оптронные микросхемы еще не имеют реальной промышленной основы, хотя, по литературным данным и прогнозам могут найти широкое и эффективное применение. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Носов Ю. Р., Сидоров А. С. Малоннерционные оптроны в быстродействующих микроэлектронных устройствах. - Электронная техника в автоматике/ Под ред. Ю. И. Конева. - М.: Сов. радио, 1977, вып. 9, с. 250-260. 2. Дьяконов В. П. Лавинные транзисторы и их применение в импульсных устройствах. - М.: Сов. радио, 1973.-208 с. 3. Носов Ю. Р., Сидоров А. С. Ключевые импульсные схемы на туннельных диодах с оптическими связями. - Электронная тех- \ника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы, 1977, № 6, с. 44-50. 4. А. с. 454674 (СССР). - Опубл. в Б. И., 974, № 47. 5. Автономов В. А. и др. Быстродействующий оптоэлектронный переключатель- Электронная техника. Сер. 6. Микроэлектроника, - 1971, вып. 2, с. 3-8. 6. Носов Ю. Р. Оптронные интегральные промышленность, 1973, № 2, с. 46-51. 7. Сидоров А. С. Диодные и транзисторные ключи.-1975.-160 с. 8. Киндлманн. Использование следящей обратной связи для улучшения импульсной характеристики фототранзистора. - Электроника, 1978. т. 51, № 17, с. 61-62. 9. Gage S., Evans D., Hodapp М., Sorensen Н. Optoelectronics applications manual.- Мс Graw-Hill Book Company, 1977.- 266 p. схемы. - Электронная -М.: Связь, Bliss J. Build reliable optoelectronic circuits. - Electronic Design, 1972, V. 20, № 3, p. 52-56. II. Riddle G. C. Bright future for opto-electronics. - Electronic Erf-gineering, 1973, v. 45, № 547, p. 89-92. Tenny R. Positive feedbacl< speeds up low-cost opto-isolator response. - Electronic Design, 1978, v. 26, № 9, p. 142. Logische Schaltungen mit Fototransistoren. - Radio Fernsehen Elektronik, 1978, Bd. 27, H. 3, S. 197. Das S. Multiplexing analogue signals with optically coupled isolator. - Int. J. Electronics, 1973, v. 34, № 4, p. 569-570. Осинский В. И. Интегральная оптоэлектроника. - Минск: Наука и техника, 1977.-248 с. Пали. Таблица, помогающая выбрать оптимальную схему возбуждения светодиода. - Электроника, 1977, т. 50, № 5, с. 59-61. 7. Оптические вентили для упрощения схем. - Электроника, 1976, т. 49, № 16, с. 84. 18. Riddle G. С. Opto-isolator logic units. - Electronic Design, 1974, V. 22, № 12, p. 92-97. 19. Low cost opto-isolator interfaces directly with TTL. - EDN, 1974, V. 19, № 10, p. 82-83. !2. 13. 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 |