Свето-излучающие диоды и их применение - Мухитдинов М.
Скачать (прямая ссылка):
WW = 1С . Uc д + /д. Д ТЦ ,
где /с.д —ток через СИД; гл—'динамическое сопротивление СИД; [/с.д — напряжение отсечки.
Эффективное значение тока
^эф = УQ>
вде /и — импульсный ток; Q — скважность.
Отсюда максимально допустимое значение том
Iи max — Л: ~ZQ ~ 1ц 11% »
где ta — длительность импульса; Т — длительность паузы.
Следовательно, для получения необходимой мощности излучения необходиг-мо уменьшать длительность импульса и увеличивать паузы между импульсами. Однако следует отметить, что длительность импульсов тока ограничена быстродействием фотоприемника. Если фотопроводимость (фототок) успевает установиться за (3... 4) Тф, то
^ (3 ... 4) Тф,
где Тф—постоянная времени фотоприемника.
Подбирая необходимую скважность, можно обеспечивать достаточно высокую мощность излучения, на один-два порядка превышающую номинальную мощность излучения СИД.
Третий режим питания — функциональный. Его преимуществом является интенсификация выполняемых математических операций, и в случае применения а устройствах контроля обеспечивается линеаризация передаточной (градуировочной) характеристики устройства с одновременным упрощением всего устройства и повышением точности.
При питании СИД током, изменяющимся по экспоненциальному закону, дначеиие максимально допустимого тока определяется из выражения
а Т
Irn — fa J__е-аг >
где а=1/тэ; тэ — постоянная времени экспоненциального тока; Т — время измерения, равное длительности экспоненциального импульса.
10
Увеличения мощности излучения СИД при экспоненциальной развертке можно достичь уменьшением постоянной времени, длительности экспоненты и увеличением начального максимального значения тока СИД. Одиако уменьшение постоянной времени приводит к снижению чувствительности и увеличению погрешности измерения. Дальнейшее увеличение мощности излучения можно достичь, применив режим дискретного функционального питания. При этом максимально допустимый ток через СИД
Рассмотрим схемы включения светоизлучающих диодов. На рис. 1.8 приведены схемы включения с одним СИД.
Для схемы (рис. 1.8,а) значение тока /с.д, протекающего через СИД, зависит от сопротивления i?H, напряжения питания Un и падения напряжения на СИД:
Для схемы на рис. 1.8,6 входное напряжение UBX^UВЫх, а ток
где RBX, Гвх — входное сопротивление каскада и транзистора соответственно; гд — динамическое сопротивление СИД; р — коэффициент усиления тока.
Если считать, что Rbх~гВх, a rA<^RH, что легко обеспечить при иитании большим напряжением, то получим
Лз.д — /вх (1 + Р)
Rbx R3 + (#н+ гл)
/с.д=/вх(1+Р)
Kq
-О
В) г)
Рис. 1.8. Схемы включения светоизлучающих диодов
И
Для схемы на рис. 1.8,в,г ток через СИД
Г — Un~Uo-n~UK3omv СД *к + 'д
где ?/КЭоткР — остаточное напряжение на транзисторе в открытом состоянии.
Если считать, что ?/пЗ>[/сД, ?/пЗ>?/кэ и Як^>гл, то получим ^с.д = UJR*.
Ток базы транзистора
= — ^бэ)/-^6 ;
сопротивление должно обеспечивать ток насыщения транзистора <
/В = 5/К/Р,
где S=/Б//БгР — коэффициент насыщения; /БГР — граничное значение тока базы.
Анализ схем включения СИД показывает, что схемы на рис. 1.8,в, г имеют более высокое быстродействие и являются генераторами тока, если их не доводить до насыщения. Схема на рис. 1.8,6 является генератором напряжения, и следовательно, ток через СИД определяется сопротивлением нагрузочного резистора СИД.
Наибольшим быстродействием обладают схемы на рис. 1.8,в,г. Их различие состоит в том, что в схеме на рис. 1.8,г СИД подключен к общей шине. Следует также отметить, что значение тока через СИД определяется его внутренним сопротивлением. Для устранения этих нестабильностей необходимо повышать напряжение питания U„, так как нестабильность, вносимая транзистором и СИД,
Яно = A UJUU,
где AUH — нестабильность из-за изменения падения напряжения на транзисторе и СИД.
Таким образом, чем больше С/п, тем больше должны быть сопротивления RK и R„ и, следовательно, меньше будет сказываться влияние внутреннего сопротивления СИД.
При использовании СИД в двухволновых устройствах следует различать четыре варианта включения СИД опорного и измерительного каналов: встречно-параллельное; последовательное;
встречно-последовательное, раздельное (независимое) включение,
В табл. 1.4 приведены варианты включения СИД и их схемы замещения, составленные с учетом следующих допущений. Для схем включения 1,2 считаем, что СИД U\, U2 имеют идентичные характеристики, и составляем схему замещения для одного из СИД. Рассмотрим в отдельности каждый из вариантов включения.
При встречно-параллельном включении СИД питание осуществляется от генератора переменного тока. В один из полупериодов 12
Таблица 14
Схема включения СИД
Схема замещения
Расчетные формулы
%
(±)ип
О-
U1
Ut
45
ynj
Rп
Ug—+ д С^см + Дгд
Ro2+Ra Rq2~\~ Rjii
Uп UСМ гд! (Ij +/2)
/?Н
<Н=Ь
ил
f
/ =
Ян =
U п и СМ1 и СМ2
Ля + /‘д1+^ Д2
^ СМ1 и СМ2—if д! +/>2)
с-) И», и
(+)
W7?
л f
V. (2 Г
ФХп
/i = /2, ?l = ?2,
?l----?/cMi
/ i =
Ян-
/2=
?/ ni—U с
Ян1 —
Яя2 =
^н2+-^ д2
?/ц1---t/cMl---Ilf Д1
