SU856007A1 - Оптоэлектронное устройство гальванического разделени цепей - Google Patents

Description

Устройство относнгс  к аналоговой из- мерительной технике н можег быгь испопьаовано в системах автомагизированнс  о контрол , св зи и телеметрии. Известно оптоэлектронное устройство гальванического разделени  цепей на базе дифференциальной оптической св зи, содержащее источник сигнала входной цепи, два резистора, один светодиод, два фотодиода,, два источника тока и два сдаерационных усилител  1. Недостатки этого устройства - сложность обеспечени  согласованности фотодиодов и светопередающих трактов, а сложность сохранени  согласованности параметров в широком диапазоне изме рени  температур. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предла гаемому  вл етс  оптоэлектронное устройство гальванического разделени  цепей, содержащее источник входного сигнала, дв резИстфа, две оптические пары светоди од-фотоДйод, два источника тока и три оп ационных усилител , гфнчем катод светодиода первой оптическ(й пары подключен одновременно к инвертирующему входу перBCffo операционного усилител , к источнику тока входной цепи и к резистору входгной цепи, которьй подключен к общему проводу входной цепи. Анод этого светодкода подключен к выкоду первого операциоиного усилител , а его неинв тирутощий вход соединен с источником сигнала входной цепи. Катод фотодиода оптической пары соединен с анодом фотодиода второй оптической пары и с инвертирук щим входом второго операционного усилител , а его нейнвертирующий вход одновременно подключен к проводу выходной цепи, к аноду фотодиода первой оптической пары и к катоду фотодиода вто-, рой оптическсй пары, выход же второго операционного усилител  соединен с анодом светодиода второй оптической пары, а катод светодиода второй оптическсА пары одновременно подключен к источнику тока выходной цепи, к резистору выходной и к не инвертирующему входу третьего операционного усилител , (швертирующнй вход которого соединен с выходной цепью овгоэпектронного устройства. Недостатки этого устройства - необхо- димость подгонки оптических пар по коэффициентам передач по току н сложность выравнивани  температурных коэффициентов обеих пар, т.е. низка  пинейность. Цель нзофетенн  - повышение линейности оптоэлектронного устройства гальванического разделени  цепей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в опгоэлекгронное устройство гальванкческого разделенн  цепей, содержащее источник входного сигнала, два резистора, два светодиода в два фотодиода, два источника тока, три операдисиных усилител , причем катод первого светодиода подключен к соответствующему источнику тока и к резис тору входной цепи, который подключен к общей шине, анод этот-о светодиода подключен к выходу первого операционного усилител , неинвертирующий вход которого соединен с источником входного сигнала, катод первого фотодиода соединен с анодом второго фотодиода и с инвертирующим входом втфого операцисжного усилител , ненн вергирующий вход которого и соответствен но анод и катод первого и второго фотодно , дов обьединены и подключены к общей шине , выход операцис  ного усилител  соединен с анодом второго светодиода, катод которого подключен к соответствующему источнику тока и к резистору выход- И ,й цевй, подключенному к общей щине, инвертирующий вход третьего операционного усилител  соединен с выходной шиной устройства , дополнительно введены два свето диода. Два фотодиода, два источника тока и два резистора, при этом инвертирующий вход первого операционного усилител  подсоединен к катоду третьего фотодиода и к аноду четвертого фотодиода, а соответственно их анод и катод обьединены и подключены к общей шине, выход первого операционного усилител  подключен к катоду третьего светодиода,. а его анод соединен с соответствующим резксгсром входной цепи , подключенным к общей шине н с соотоегствующим источником тока, выход второго операционного усилител  подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилител  и к катоду четвертого сьегодиЬда, анод которсзго подклточен к соогветсгвующему резистору вьрсодной цепи , соединенному с общей шиной, и к соответствующему источнику тока. 85 74 На чертеже приведена функциональна  схема оптоэлектронного устройства гальванического разделени  цепей. Устройство содержит источник 1 входного сигнала, три операцис ных усилител  2-4, два резистора 5 и 6 входной цепи, два резистора 7 и 8 выходной цепи, светодноды: первый 9, BTqjdS 1О, третий 11,четвертый 12, фотодиоды: первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16, два 17 и 18 тока входной цепи , и два источника 19 и 2О выходной цепи, а также обилую щину 21 входной це пи и общую шину 22 выходной цепи. Источник 1 входного сигнала, подключен к неинвертирующему входу операционного усилител , его инвертирующий вход соединен одновременно с катодом третьего фотодиода 15 и анодом четвертого фотодиода 16, а их анод и катод соответственно подключены к общему проводу входной цепи. Выход операционного усилител  2 подсоединен к аноду светоднода 9 и катоду светодиода 11, катод и анод которых соответственно подключены к резисторам 5 н 6. Фотодиоды 13 и 14 своими катодом и анодом соответственно подключены к инвертирующему входу cxiepaционного усилител  3, выход которого соединен с анодом светодиода 1О и с катодом светодиода 12, а также с неинвертирующнм входом операдионноого усилител  4, а их .катод и анод подключены к резисторам 7 и 8. Анод и катод фотодиодов 13 и 14, а также не инвертирующий вход операционного усилител  3 обьединены и подключены к общему проводу вьсходной цепи. Источники 17 и 20 тока подключены соответственно к резисторам 5-8 входной и высходной цепей относительно общей шины 21 и 22. Инвертирующий вход операционного усилител  4 соединен с выходной цепью всего оптойлектронного устройства. Устройство гальванического разделени  цепей работает следующим образом. При подаче, нагфимер, положительного напр жени  с источника 1 входного сигнала через операционный усилитель 2 на светодиод 9 поступает приращение тока, а на светодиоде 11 ток уменьшаетс . этом  ркость свечени  светодиода 9 увеличиваетс , а  ркость свечени  светодиода 11 уменьшаетс . Светодиоды 9 и 10, фотодиоды 13 и 15, светодиоды 11 и 12,фотодиоды 14 и 16 предварительно сбалансированы резисторами 5-8 таким образом, что наход тс  по току в середине выфанного рабочего диапазона. Сигнал от фотодиодов 15 и 16 поступает в цепь

отрицательной обратной св зи операционнего усилител  2 таким образом, что если коэффициент передачи операционного усилител  2 стремитс  к ов , то коэффициент передачи всего каскада с отрицательной офатной св зью, операционный усилитель 2, светодиоды 9 и 11, фотодиоды 15 и 16 будут .стремитьс  к 1.

Соотвегственно происходит изменение тока в фотодиодах 13 и 14 и напр жени  на выходе оперативного усилител  3, щи« этом измен етс  и  ркость на светодиодах 10 и 12, причем на светодиоде 1Оувеличиваетс , а на светодиоде 12 -уменьшаетс . Сигнал от фотодиодов 13 и 14 поступает в цепь отрицательной обратной св зи операционного усилител  3, вызывает изменение напр жени  на фотодиодах 13 и 14 и вызьшает аналогичное действие стабилизации коэффициента усилени  всего каскада, как и в предыдущем каскаде .

Кроме того, по вл етс  обща  цепь отрицательной обратной св зи, действующа  с выхода операционного усилител  3 через светодиоды Ю и 12, фотодиоды 15 и 16 на инвертирующий вход операционного усилител  2. Таким образом, устройство содержит две цепи местной отрицательней офатнсй св зи и одну цепь общей отрицательной офатной св зи, действующей с вькода операционного усилител  3 на вход операционного усилител  2. Аналогично работает схема при поступлении отрицательного входного напр жени . Увеличивав етс   ркость свечени  светодиода 11, а светодиода 9 - уменьшаетс . Ток фогодиода 16 увеличиваетс , фотодиода 15 - уменьшаетс . Данное изменение  ркости све- тодиодов 9 и 11 вызывает н изменение тока через фотодиоды 13 и 14, включенные во входную цепь операцисданого усилител  3. При этом потенциал на выходе операционного усилител  3 получает отрицательное приращение, щзкость светодиода 11 увеличиваетс , а на светодиоде 9 уменьшаетс . Но так как эти светодиоды освещают также фотодиоды 13 и 14, то замыкаегс  цепь местной обратной св зи (операционный усилитель 3, светодиоды 10 и 12, фотодиоды 13 и 14.,), Аналогичное изменение происходит и в канале операционного усилител  2. С помощью источников 17-2О тока задаетс  начальное смещение в рабочую точку на светодиодах 9 и 11, 1О и 12. Операционный усилитель 4  вл етс  буферным. Входные и выходные сигналы поступают в данном устройстве относительно общих шин 21 и 22

Така  ;.схема позвол ет передавать двухпол$фные сигналы с коэффициентом передачи , равным 1 до величины 10.

Claims (1)

1. Журнал Электроника, №2, 1978, с. 53, рис 4 (прототип).

+f

А

л

liu

Г

Н0

/.

и

i

.rtlI