58. Оптроны, устройство и принцип действия. Типы оптронов.
Оптопара - прибор, содержащий в общем корпусе фотоприемник и излучатель, между которыми осуществляется электрические и/или оптическое взаимодействие. Оптическое взаимодействие реализуется через посредство оптического канала. Оптический канал либо выполняется в виде световода, передающего энергию непосредственно от излучателя к приемнику, либо изготавливается из материала, оптические свойства которого могут изменяться при внешних воздействиях (управляемый оптический канал). Иногда между приемником и излучателем отсутствует какой-либо материал и излучение распространяется через воздушный или вакуумный промежуток.
Различают три основные разновидности оптронов: оптопара с прямой оптической и разорванной электрической связью (рисунок 16.29,а) оптрон с прямой электрической и разорванной оптической связью (рисунок 16.29,б), оптрон с электрической и оптической связями (рисунок 16.29,в).ФП-фотоприемник; И - излучатель; УС - устройство связи. Оптопары используются чаще всего в качестве элемента практически идеальной гальванической развязки. Второй тип оптрона выполняет роль преобразователя параметров светового сигнала, т.е. осуществляет усиление, преобразования спектра, поляризации, некогерентного излучения в когерентное и т.д. При использовании многоэлементных фотоприемников можно получить и преобразование изображений. Третий тип оптронов, имея цепь обратной связи (ОС), может выступать в качестве регенеративного устройства, и производить усиление, частичное или полное восстановление входного сигнала. В таких оптронах возможны самые различные сочетания оптических и электрических входных и выходных сигналов.
простейший вид оптронов - оптопары, которые обладают идеальной гальванической развязкой, большой широкополосностью, простотой конструкции, технологической, эксплуатационной и функциональной совместимостью с интегральными микросхемами.
Н
аибольшее
распространение получили оптопары,
вкоторых в качестве фотоприемников
используются: фоторезисторы, фотодиоды,
фототранзисторы и фототиристоры.
Оптопары получили название по типу
приемника: например, резисторная
(рисунок 16.30), диодная,транзисторная,
тиристорная
устройство «панельной» оптопары (1 - излучатель; 2 - фотоприемник, 3 - оптическая среда, 4 - микросхема. (1 - светодиод; 2 - оптический канал из GaAlAs; 3 - фотодиод).
Принцип работы оптопары можно пояснить, используя прибор (16.31,б)(монолитная оптопара в виде интегрированной твердотельной структуры(1 - светодиод; 2 - оптический канал из GaAlAs; 3 - фотодиод)). На вход оптопары поступает импульс тока Iвх или напряжения Uвх, кот.преобразуется светоизлучателем 1 в импульс светового потока. Излучение проходит через оптическую среду (канал) 2 и в фотоприемнике 3 преобразуется в электрический сигнал. Исходный сигнал, претерпевая двойное преобразование, испытывает некоторые искажения, которые должны быть минимальны.
Гальваническая развязка входной цепи и выходной достигается за счет оптически прозрачной диэлектрической среды между приемником и излучателем, кот.должны быть оптически согласованы. Спектральное согласование светоизлучателя и фотоприемника реализуется соответствующим выбором их материалов. В кач. светоизлучателей в оптопарах используются преимущественно светодиоды. Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) оправдано в быстродействующих устройствах.
Для оценки свойств оптронов используются следующие параметры, определяющие характеристики излучателей, фотоприемников, оптического сигнала и электронных устройств.
Ki=iвых/iвх=SU
Kопт
Sф
. - коэффициент передачи тока.
Kрег= SU Kопт S Kу - коэффициент регенерации оптрона
(58.)
анализе цепей оптопара представляется обычно четырехполюсником. В оптроны с управляемым оптическим каналом между излучателем и фотоприемником помещается электрооптический или магнитооптический элемент, светопропускание которого регулируется электрически. Такой оптрон представляет собой шестиполюсник с двумя двухполюсными входами (по цепи излучателя и по цепи управления оптическим каналом) и одним двухполюсным выходом.
