Оптроны и оптронные микросхемы.
Оптронами называют оптоэлектронные приборы, в которых имеются излучатели и фотоприемники, оптически и конструктивно связанные между собой.
Принцип действия любого оптрона основан на двойном преобразовании энергии: в излучателях электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение, а в фотоприемниках наоборот.
Обобщенная структурная схема оптрона и виды преобразования энергии в ее отдельных звеньях представлена на рис. 3.11
Рис. 3.11 – Структурная схема оптрона
Входное ВхУ служит для преобразования входных сигналов в такие, которые обеспечивают эффективную работу излучателя И. Требованием для ВхУ служит экономичность, высокое быстродействие. К излучателю предъявляются требования: обеспечение высокого КПД электронно-оптического преобразования, высокое быстродействие и достаточно узкая направленность излучения. В качестве излучателя в оптронах применяются светоизлучающий диод, лампа накаливания и лазеры.
Назначение оптического канала ОК – максимально полная передача энергии оптического сигнала от И к фотоприемникам ФП. При этом необходимо обеспечить минимальное рассеяние излучения в стороны и максимальная защита от внешнего излучения. Что достигается при использовании в оптопарах световодов, а также воздуха. Принципиальная возможность управления оптическим каналом отражена введением в структурную схему оптрона управления УУ. Оптический сигнал достигая ФП преобразуется в электрический и посредствам выходного устройства ВыхУ достигается нужная форма и уровень электрического сигнала, для обеспечения эффективной работы последующих устройств.
Как элемент схемы, т.е. по выполняемым функциям, оптрон характеризуется тем, какой тип фотоприемника в нем используется. И по типу фотоприемника приводится классификация оптронов на рисунке (Рис. 3.12):
резисторную
диодную
транзисторную
тиристорную
Рис. 3.12 – Оптопары
Обозначаются оптопары:
А О Д 1 03 В
1 2 3 4 5 6
1 – материал
2 – оптрон
3 – тип оптрона
4 – классификационный по признаку номер
5 – порядковый номер разработки
6 – группа в данной разработке
В схеме параметров оптопар можно выделить четыре группы параметров: входные (параметры U), выходные (параметры ФП), передаточные (параметры передачи сигнала со входа на выход) и параметры изоляции.
Входная цепь оптопар описывается следующими основными параметрами:
- номинальный входной ток IВХ.НОМ.;
- входное напряжение UВХ;
- входная емкость СВХ;
- максимальный входной ток IВХ.MAX.;
- обратное входное напряжение UВХ.ОБР. ;
Выходные параметры:
- максимально допустимое обратное выходное напряжение UВЫХ.ОБР.MAX;
- максимально допустимый выходной ток IВЫХ.ДОП. ;
- ток утечки на выходе IУТ.;
- выходная емкость CВЫХ.
Передаточными параметрами (параметрами прямой связи являются):
- коэффициент передачи по току; т.е. отношение тока на выходе оптопары к входному току;
- время нарастания выходного тока tНАР ;
- время задержки при включении tЗД ;
tВКЛ = tНАР + tЗД
- время переключения: tПЕР = tВКЛ + tВЫКЛ.
К параметрам изоляции относят:
напряжение изоляции UИЗ ;
проходная емкость СПР ;
сопротивление изоляции RИЗ ;
Применяют оптопары для управления мощными высоковольтными цепями, для передачи цифровой информации по электрически изолированным цепям, а так же передачи аналоговых сигналов, в ключевых схемах и т.д.