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:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Усовершенствованная система проектирования Conventor SEMulator3D 30.11.2016 Программный комплекс Conventor SEMulator3D изначально разрабатывался в качестве инструмента проектировщика микромеханических систем (MEMS), но с постепенной адаптацией идеи трехмерных структур в электронике он стал использоваться различными компаниями-разработчиками для проектирования таких элементов, как транзисторы FinFET с объемным затвором, структур 3D NAND и даже новых головок для жестких дисков. На сегодняшний день половина пользователей SEMulator3D используют систему именно для проектирования микроэлектроники. Но, как оказалось, на этом возможности данного комплекса не заканчиваются. Компания-разработчик собирается дополнить свое детище библиотеками, позволяющими проектировать оптронные и смешанные оптико-электронные микроструктуры. Оптроника, к сожалению, пока развивается медленнее, чем хотелось бы, но уже появляются первые примеры гибридных чипов и оптических сопроцессоров, а со временем их будет становиться все больше и разработчикам потребуется соответствующий инструментарий. Благодаря стараниям сотрудников Conventor такой инструментарий уже появился. В настоящее время комплекс Conventor SEMulator3D включает в себя библиотеки, позволяющие проектирование структур с размерностью менее 14 нм, трехмерных структур микроэлектроники, микромеханических структур, магнитных головок и оптических устройств. Он позволяет полностью эмулировать производственный процесс, а следовательно, и отлавливать и искоренять ошибки в дизайне чипа прежде, чем тот будет запущен в настоящее, не виртуальное производство. Такая возможность позволяет разработчикам микроэлектронных устройств сэкономить немало времени и средств. Сейчас Conventor работает над дальнейшим усовершенствованием системы SEMulator3D, что позволит использовать ее для анализа различных сложных случаев и даже оценки выгодности применения фотолитографии на основе экстремального ультрафиолета (EUV).

Другие интересные новости:

▪ Миллиардная мышь от Logitech

▪ Фотоэлектронная память на базе колонии бактерий

▪ Оригинальное применение Луне

▪ Мужской и женский мозг сотрудничают по-разному

▪ Фотодатчик HDSL-9000 для подсвета ЖК-индикаторов и клавиатур

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Старый хрен. Крылатое выражение

▪ статья Какого футболиста выкупили болельщики родного клуба? Подробный ответ

▪ статья Насморк. Медицинская помощь

▪ статья О мощности, ваттах, децибелах. Объяснение терминов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Условные графические обозначения электрических машин. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026