Оптрон (оптопара)

Оптрон – полупроводниковый прибор, содержащий источник излучения и приемник излучения, объединенных в одном корпусе и связанные между собой оптически, электрически и одновременно обеими связями. Очень широко распространены оптроны, у которых в качестве приемника излучения используются фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и фототиристор.

В резисторных оптронах выходное сопротивление при изменении режима входной цепи может изменяться в 100 раз. Кроме того, вольт-амперная характеристика фоторезистора отличается высокой линейностью и симметричностью, что обусловливает широкую применимость резистивных оптопар в аналоговых устройствах. Недостатком резисторных оптронов является низкое быстродействие – 0,01…1 с.

В цепях передачи цифровых информационных сигналов применяются главным образом диодные и транзисторные оптроны, а для оптической коммутации высоковольтных сильноточных цепей – тиристорные оптроны. Быстродействие тиристорных и транзисторных оптронов характеризуется временем переключения, которое часто лежит в диапазоне 5…50 мкс.

Рассмотрим подробнее оптопару светодиод-фотодиод (рис. 9.1,а). Излучающий диод (слева) должен быть включен в прямом направлении, а фотодиод – в прямом (режим фотогенератора) или обратном направлении (режим фотопреобразователя). Направления токов и напряжений диодов оптопары приведены на рис. 9.1,б.

Рис.9.1. Схема оптопары (а) и направление токов и напряжений в ней (б)

Изобразим зависимость тока i_вых от тока i_вх при u_вых = 0 для оптопары АОД107А (рис. 9.2). Указанная оптопара предназначена для работы как в фотогенераторном, так и в фотопреобразовательном режиме.

Рис. 9.2. Передаточная характеристика оптопары АОД107А

Классификация усилителей

Основная классификация электрических усилителей по диапазону усиливаемых частот:

1. Усилители низкой частоты (УНЧ) имеют диапазон усиливаемых частот от 10 Гц до 100 кГц;

2. Усилители высокой частоты (УВЧ) обладают диа­пазоном усиливаемых частот от 100 кГц до 100 МГц;

3. Усилители постоянного тока (УПТ) способны уси­ливать не только переменное напряжение, но и постоянный ток, в чем состоит их основное назначение. Диапазон усиливаемых частот от 0 Гц до 100 кГц;

4. Импульсные усилители (ИУ) – широкополосные импульсные усилители и видеоусилители. Частотный диапазон составляет от 1 до 100 кГц;

5. Избирательные, или резонансные, усилители - особый тип усилителей, функционирующих в узком диа­пазоне частот. Нагрузкой таких усилителей могут быть пьезотрансформаторы, керамические фильтры, системы резонансных контуров и пр;

6. Усилители сверхвысоких частот - особый класс усилителей, которые оперируют с сигналами частот в де­сятки гигагерц в радиочастотном диапазоне. Компоненты таких усилителей выполнены с распределенными пара­метрами, чаще всего по полупроводниковой, гибридной или пленочной технологии. Например, короткий отрезок провода - индуктивный элемент, а два таких отрезка обладают и свойствами емкости и индуктивности. Цепи таких устройств соединяют фидерными линиями, на­пример, полосковой, коаксиальной или волноводной, по которым энергия распределяется между каскадами или поступает в антенну. Активные компоненты усилителей СВЧ экранируют. На СВЧ часто используют бескорпусные транзисторы для встраивания в волноводные устройства и ГИС. Все компоненты усилителей СВЧ обладают раз­мерами, сопоставимыми с длиной волны или четвертью длины волны. В СВЧ усилителях используют биполярные транзисторы марок КТ930А, КТ942 или полевые, напри­мер, М8С88020, МКГ183.

К основным показателям усилителей относят: