Микросекундный интегратор фототока с фазовой задержкой прерывания интегрирования. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Инфракрасная техника

 Комментарии к статье

Схема, представленная на рисунке 1, представляет собой двухканальный микросекундный интегратор фототока с фазовой задержкой длительности интегрирования, иначе говоря это оптический фотоприемник, позволяющий детектировать стробоскопические оптические импульсы разной скважности и длительностью от долей микросекунд до десятков миллисекунд без перестройки длительности времени интегрирования, так как этот параметр зависит от фазы входного сигнала, и последующим импульсом сброса интегрирования.

(нажмите для увеличения)

Два канала интегрирования А1 и А2 нужны для последующей суммарно-разностной обработки сигнала с выхода интеграторов. В данной схеме используется интегратор фототока, выходной сигнал интегратора пропорционален площади участка ограниченного амплитудой напряжения и осью времени, если входной сигнал - постоянный ток, то выходной - возрастающая наклонная плоскость напряжения рис 2а.

Точное аналоговое интегрирование осуществляется ОУ А1 и А2 с емкостной ОС - С3 и С4 . Основные составляющие ошибок интегрирования обусловлены напряжением смещения нуля Uсм и входными токами ОУ. Для устранения последнего был использован операционный усилитель в качестве интегратора с входными каскадами на полевых транзисторах, т.к. их затворы практически не потребляют тока, и весь фототок, генерируемый фотодиодом ФД1 и ФД2, течет через интегрирующие емкости С3 и С4 рис.1,а скорость возрастания выходного напряжения определяется величиной фототока. Напряжение смещения нуля Uсм может вызвать существенный дрейф выходного напряжения и может вызвать ложное срабатывание компаратора А3, что привело бы к сбою в работе схемы.

Поэтому в качестве интегратора применялась микросхема операционного усилителя фирмы Texas Instruments ОРА350, которая имеет уровень смещения нуля выходного сигнала всего несколько милливольт и позволяет корректировать этот параметр при помощи потенциометров R7 и R8. Как известно, выходное напряжение интегратора, достигнутое в процессе интегрирования, не уменьшается до нуля при последующем нулевом вход­ном сигнале, а продолжает оставаться на заданном уровне при отсутствии "паразитных"входных фототоков, а в противном случае изменяться и достигает максимального значения Uип.

Для компенсации "паразитных"входных фототоков возникающих в отсутствие стробоскопического импульса используется комбинированная оптопара, состоящая из фотодиода, включенного в обратной полярности, и светодиода - СД1, ФД3 и СД2, ФД4. Корректировка компенсации осуществляется потенциометрами R1 и R2 до тех пор, пока выходной сигнал интегратора при отсутствии входного импульса не станет горизонтальной линией или нулем. Это говорит о правильной работе интегратора, однако последнее делает практически невозможным правильное интегрирование последующих сигналов, так как для измерения и сравнения оптических импульсов перед их интегрированием необходимы одинаковые начальные условия.

Для устранения этого эф­фекта выходное напряжение интегратора периодически необходимо "сбрасы­вают" до Uсм. В интеграторе для "сброса" используются ключи сброса, микросхема DD1 на рис. 1. К176КТ1 или К561КТЗ, при замыкании которых емкости С3 и С4 разряжается, и выходное напряжение падает до напряжения смещения нуля. Здесь управляющей "кнопкой" служит вход Е1 и Е2. В режиме "сброс" (ключ замкнут) задаются начальные условия интегрирования. Такой электронный контакт и цепь его нагрузки с источником управляющего сигнала гальванически не связаны.

Для формирования импульса сброса используется цепь, содержащая микросхему А3 компаратор, который работает следующим образом. С выхода 6 первого интегратора рис. 1. сигнал поступает на сравнивающее устройство -компаратор, который срабатывает при равенстве опорного сигнала и сигнала с выхода интегратора, уровень которого составляет 20 мВ,рис. 2а и 2в, и корректируется потенциометром R10. Поэтому существенный дрейф нуля выходного сигнала предшествующего каскада интегратора вызвало бы ложное срабатывание компаратора и сбой в работе схемы.

Компаратор должен иметь бесконечно большой коэффициент усиления при полном отсутствии шумов во входном сигнале и малый дрейф нуля . Такую характеристику можно получить, используя усилитель с очень большим коэффициентом усиления, этим требованиям отвечает ОУ ОРА350РА, имеющий возможность работы от однополярного источника питания. На выходе получается сигнал TTL. Далее выходной логический сигнал с компаратора поступает на схему формирования фазовой задержки импульса сброса интегратора, рис. 2б.

Поскольку задержка импульса сброса интегратора не должна зависеть от частоты входного сигнала, поскольку стробоскопические сигналы поступающие на вход интегратора ФД1 и ФД2 имеют различную длительность и скважность, поэтому для формирования задержки импульса сброса была использована микросхема DD2 цифрового таймера КР1006ВИ1 для формирования фазовой задержки импульса сброса.

Сущность работы схемы состоит в том, что конденсатор С13 линейно заряжается через последовательно соединенные резисторы R11 и R13, линейно разряжается через резистор R13. С приходом сигнала с компаратора начинается процесс линейной зарядки конденсатора до напряжения Uпор=1/2 Uпит. При достижение этого значения конденсатор начинает линейно разряжаться, даже при наличие сигнала на входе. При разряде конденсатора на выходе микросхемы формируется сигнал прямоугольный формы, именно этот сигнал и является сигналом фазовой задержки. Данная схема формирует фазовую задержку φ и стабильно работает при 0<φ<180 градусов.

Для увеличения частотного диапазона емкость конденсатора лучше брать 1 мкФ. Сопротивление резистора R11 в большинстве случаев можно принять равным 100 кОм. Корректировку фазового сдвига производят потенциометром R13 и лучше выбирать номинал равным 100 кОм. Далее по отрицательному перепаду импульса с выхода таймера запускается ждущий мультивибратор DD3.

Используя различные номиналы элементов R12 и С11 можно задать другое требуемое время работы мультивибратора. Мультивибратор формирует импульс длительностью 20 мс,рис. 2г, поступающий на управляющие входы электронных ключей Е1 и Е2 микросхемы DD1, шунтирующих емкости интеграторов С3 и С4, и обнуляющих сигналы на выходах 6 интеграторов, тем самым создавая начальные условия для обработки последующих стробоскопических импульсов. С выходов 6 сигналы интеграторов поступают для последующей суммарно разностной обработки.

Автор: Альтаир НТПЦ; Публикация: cxem.net

Смотрите другие статьи раздела Инфракрасная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Случайная новость из Архива Обнаружена сверхмассивная черная дыра 27.02.2015 Ученые из Шанхайской астрономической обсерватории обнаружили необъяснимо тяжелую черную дыру в центре квазара, выделяющего невероятное количество энергии. Квазар SDSS J010013.021280225.8 находится на расстоянии 12,8 миллиарда световых лет от Земли, а сформировался он спустя 875 миллионов лет после Большого Взрыва, когда возраст Вселенной составлял лишь 6% от нынешнего. Найденный квазар не только самый массивный из всех известных квазаров ранней Вселенной, но и самый яркий - в 429 раз ярче Солнца и в 40 тысяч раз ярче Млечного пути. Ученых удивила не столько рекордная масса черной дыры, в 12 миллиардов раз превышающую массу Солнца, сколько ее возраст, но объяснений, как такая массивная черная дыра могла появиться в столь короткий срок, у науки пока нет.

Другие интересные новости:

▪ Система навигации для пожарных

▪ LDC0851 - компаратор индуктивности высокой точности

▪ Смартфоны оглупляют

▪ Загрязнение воздуха и аппендицит

▪ Испытывается мебель

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Радиолюбительские расчеты. Подборка статей

▪ статья Густав Климт. Знаменитые афоризмы

▪ Как проходили Великие географические открытия и колониальные захваты конца XV - начала XVI вв.? Подробный ответ

▪ статья Инженер отдела компьютерного тестирования учебно-инновационной службы. Должностная инструкция

▪ статья Мыла для удаления пятен. Простые рецепты и советы

▪ статья Транзисторы полевые КП951 - КП973. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026