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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Пожизненная подзарядка для электромобилей Tesla 03.06.2013 Разработчик и производитель электромобилей Tesla Motors сообщил о радикальном расширении сети зарядочных станций. При этом, как сообщает Wired, покупатели автомобиля Tesla Model S получат пожизненное право использовать эту сеть бесплатно. В настоящее время компания имеет собственную сеть зарядочных станций в Калифорнии и Неваде, а также охватила восточное побережье от Бостона до Вашингтона. Центральная часть и юг США, то есть большая часть территории страны, остаются вне зоны покрытия. Через полгода, как заверяют представители фирмы, ситуация должна поменяться. Tesla Motors утверждает, что через шесть месяцев фирменные станции для зарядки аккумуляторов электромобилей будут "стоять вдоль всех шоссе, соединяющих основные мегаполисы". На этом этапе планируется покрыть пространство от Аризоны до Флориды и захватить часть Канады с Оттавой и Монреалем. Еще год планируется потратить на развитие сети в южной части США и в это же время увеличить плотность зарядочных станций так, чтобы сделать их доступными для всего населения страны. После реализации этих планов, как говорят в компании, владельцы Tesla Model S смогут бесплатно перемещаться где угодно. Зарядные станции, спроектированные по новой технологии, смогут перезарядить аккумуляторы за полчаса и получают часть энергии от солнечных батарей, смонтированных на своей плоской крыше. Стоимость седана Model S составляет от 62,4 тысяч до почти 90 тысяч долларов, а пробег от одной зарядки достигает 425 километров. Ранее сообщалось, что электромобиль по продажам обошел немецкие седаны аналогичного класса.

Другие интересные новости:

▪ Отопление компьютерами

▪ Акустические маяки защитят от столкновения с птицами

▪ Беспроводный химический датчик

▪ E Ink Color Paper

▪ Магнит мешает лгать

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Бытовая электроника. Подборка статей

▪ статья Простое, как мычание. Крылатое выражение

▪ статья Почему верблюды способны долго обходиться без воды? Подробный ответ

▪ статья Касатик флорентийский. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Первая помощь при поражении электрическим током. Искусственное дыхание по способу «рот в рот». Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Сигнализатор предсонного состояния водителей транспортных средств. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026