3.3.4. Оптоэлектронные приборы
Оптоэлектронный прибор – это прибор, чувствительный к электромагнитному излучению в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях.
Основным его элементом является оптрон, позволяющий осуществить передачу сигнала только в прямом направлении. Таким образом, оптрон позволяет электрически изолировать друг от друга две части тракта передачи и исключить ОС с его выхода на вход. На рис. 3.20 представлена структурная схема оптрона в виде четырёхполюсника, состоящего из трёх элементов.
Рис. 3.20. Структурная схема оптрона:
1 - источник излучения (фотоизлучатель); 2 – световод (гибкий шланг, состоящий из отражающей оболочки и сердцевины из органического стекла); 3 – приемник излучения (фотоприемник)
Сочетание фотоизлучателя и фотоприемника в оптроне называют оптопарой. Излучателем служит светодиод, а фотоприемником – фотодиод, фототранзистор, фототиристор. Входной и выходной сигналы – электрические, а внутри связь входа с выходом осуществляется с помощью оптического сигнала. При этом полностью исключаются паразитные каналы передачи информации через собственные емкости, магнитное поле рассеяния и т.д.
Основные параметры входной цепи:
IВХ.НОМ – номинальный входной ток; UВХ – входное напряжение (падение напряжения на излучающем диоде в прямом направлении).
Основные выходные параметры: UВЫХ,ОБР.MAХ – максимально допустимое обратное выходное напряжение (которое допускается прикладывать к выходу оптопары); IВЫХ – максимально допустимый выходной ток (который допускается пропускать через фотоприемник во включенном состоянии); IУТ – ток утечки; UОСТ – выходное остаточное напряжение.
Обозначение оптопар состоит из семи элементов, например АОД 101 Б.
Первые 3 элемента – буквы: первая буква определяет материал излучателя (А–GaAs и GaAlAs); вторая буква (О) указывает на принадлежность прибора к классу оптопар; третья буква показывает тип фотоприемника (Д – фотодиод, Т – фототранзистор, У – фототиристор, Р – фоторезистор). Далее следует трехзначный порядковый номер, и последний элемент – буква, определяющая группу приборов данного типа.
На рис. 3.21 привидены условные графические обозначения оптопар.
Рис.
3.21. Условные графические обозначения
оптопар: резисторная(а); диодная(б);
транзисторная(в); тиристорная(г); на
составном транзисторе(д)
Примеры технического использования оптронов показаны на рис.3.22.
Рис. 3.22. Схемы включения оптронов: резисторного(а); диодного(б)
Резисторный оптрон (см.рис. 3.22, а) может быть использован в качестве управляемого резистивного усилителя напряжения. Под воздействием управляющего входного напряжения UВХ изменяется прямой ток светодиода и его излучение. Соответственно изменяется и сопротивление фоторезистора, а следовательно, и распределение напряжения источника Е2 на фоторезисторе и выходном (нагрузочном) резисторе R2. На рис.3.22,б показана схема включения диодного оптрона. Эта схема может работать в ключевом (импульсном) режиме и при этом создавать на выходе импульсное напряжение, превышающее по своей амплитуде уровень входных импульсов.