10.5. Светодиоды

Светодиоды изготавливаются не на ос­нове кремния или германия, как большин­ство полупроводниковых элементов, а на основе арсенида-фосфида галлия (с валентной связью типа А₃В₅). Эти диоды излу­чают свет при протекании через них пря­мого тока. Область спектрального излуче­ния диодов имеет довольно узкие границы. Ее положение зависит от используемого полупроводникового материала. Схемное обозначение светодиода показано на рис. 10.13. Основные параметры светодиодов приведены в табл. 10.2.

Коэффициент полезного действия инфракрасных светодиодов составляет 1-5%, у остальных типов светодиодов он не пре­вышает 0,05%. Яркость, свечения в широ­ком диапазоне пропорциональна прямому току светодиода. Тока в несколько мил­лиампер уже достаточно для отчетливой индикации, поэтому светодиоды удобно использовать в качестве Элементов индика­ции в полупроводниковых схемах. Свето­диоды также изготавливаются в виде семисегментных или точечных матриц.

Рис. 10.13.Схемное обозначение светодиода.

10.6. Оптроны

Если в одном корпусе совместить светодиод и фоточувствительный элемент, например фототранзистор, то можно осуще­ствить преобразование входного тока в выходной с полным гальваническим раз­делением цепей. Такие оптоэлектрические элементы называются оптронами. Они вы­пускаются в стандартных корпусах для ин­тегральных микросхем. Для получения большого коэффициента полезного, дей­ствия оптроны работают в инфракрасной области спектра. Важнейшим параметром оптрона является коэффициент передачи  = I_a/I_e, который в значительной степени определяется свойствами фоточувствитель­ного элемента.

Типовые значения параме­тров оптронов с различной структурой приведены в табл. 10.3. Как видно из та­блицы, оптрон со схемой Дарлингтона обладает значительным усилением по току. Такой оптрон, однако, имеет наименьшую граничную частоту.

Оптроны применяются для передачи как цифровых, так и аналоговых сигналов. Соответствующие схемы включения оптро­нов рассмотрены в разд. 23.1 и 25.13.

Часть II. Применения

11. Линейные и нелинейные аналоговые вычислительные схемы

Современные цифровые вычисли­тельные машины позволяют с высокой точностью выполнять различные матема­тические операции с числами. Однако под­лежащие обработке величины, как правило, представляют собой непрерывные сигналы, например изменяющиеся значения электри­ческого напряжения. В этих случаях прихо­дится применять аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Такой подход оправдывает себя только тогда, когда требования к точности результатов вычислений настолько высоки, что не мо­гут быть обеспечены с помощью анало­говых вычислителей. Существующие ана­логовые вычислители позволяют получать точность, не превышающую 0,1%.

Ниже подробно рассмотрены наиболее важные аналоговые вычислительные схемы, которые могут быть использованы для реализации четырех основных арифме­тических действий, операций дифференци­рования и интегрирования, а также для представления трансцедентных и любых других функций. Основное внимание при изложении материала уделяется принци­пам действия предлагаемых схем. В даль­нейшем будем считать, что применяемые в схемах операционные усилители являют­ся идеальными. Вопросы учета реальных характеристик операционных усилителей при расчете конкретных вычислительных схем были подробно освещены в гл. 6. Приведенные в ней общие соображения следует принимать во внимание и при рас­чете приведенных ниже схем. При изложе­нии материала, где это необходимо, рас­смотрены специфические особенности от­дельных схем.