Гальваникалық байланыс

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Реферат

Тақырыбы: « Оптожұптар. Оптотранзисторлар. Оптосимисторлар. Гальваникалық байланыс. »

Жоспар

Кіріспе . . . 3

Оптрондардың ерекшеліктері . . . 4

Қолданылуы . . . 7

Транзисторлық, резисторлық және тиристорлық оптожұптар . . . 8

Аналогтық сигнал беру үшін дифференциалды оптожұптар . . . 9

Ақпарат таратушы . . . 10

Әдебиеттер тізімі . . . 12

Кіріспе

Оптрондарды (оптожұптар) бір-бірімен конструктивті байланысқан оптикалық және электрлік байланыстың бір немесе басқа түрімен сәулелену көзі мен қабылдағышы (жарық шығаратын және фотодетектор) бар оптоэлектрондық құрылғылар деп атайды . Кез-келген түрдегі оптрондардың жұмыс принципі мыналарға негізделген. Эмитентте электр сигналының энергиясы жарыққа айналады, фотодетекторда, керісінше, жарық сигналы электр реакциясын тудырады. Эмитенттен фотодетекторға тікелей оптикалық байланысы бар және, әдетте, осы элементтер арасындағы Электр байланысының барлық түрлері алынып тасталған оптрондар ғана іс жүзінде таралды. Құрылымдық схеманың күрделілік дәрежесіне сәйкес оптроникалық жабдық өнімдерінің арасында құрылғылардың екі тобы бөлінеді. Оптопара ("элементар оптрон" деп те аталады) - бұл кіріс пен шығыс арасында электр оқшаулауын қамтамасыз ететін оптикалық байланыс бар радиациялық және фотодетектор элементтерінен тұратын оптоэлектронды жартылай өткізгіш құрылғы. Оптоэлектрондық интегралды схема-бұл бір немесе бірнеше оптопаралардан және бір немесе бірнеше Келісуші немесе күшейткіш құрылғылардан тұратын Чип. Осылайша, электрондық тізбек мұндай құрал функциясын орындайды элементі байланысты болса, онда сол уақытта жүзеге асырылған электр (гальваникалық) толғау кіру және шығу.

Оптрондардың ерекшеліктері

Бұл құрылғылардың артықшылығы ақпаратты беру үшін электрлік бейтарап фотондарды қолданудың жалпы оптоэлектрондық принципіне негізделген. Олардың негізгілері келесідей:

- идеалды электрлік (гальваникалық) қамтамасыз ету мүмкіндігі; кіріс пен шығыс арасындағы түйісулер; оптрондар үшін кез-келген жоғары кернеулер мен қиылысу кедергілеріне және еркін өту сыйымдылығына қол жеткізуге ешқандай физикалық немесе құрылымдық шектеулер жоқ;

- электрондық объектілерді контактісіз оптикалық басқаруды жүзеге асыру мүмкіндігі және осыған байланысты Басқару тізбектерінің дизайнерлік шешімдерінің әртүрлілігі мен икемділігі;

- оптикалық арна бойынша ақпаратты таратудың бір бағыты, қабылдағыштың эмитентке кері реакциясының болмауы;

- оптронның кең жиілік Өткізу жолағы, төмен жиіліктер тарапынан шектеудің болмауы( бұл импульстік трансформаторларға тән) ; көтерме тізбек бойынша импульстік сигналды да, тұрақты компонентті де беру мүмкіндігі;

- оптикалық арнаның материалына әсер ету арқылы (оның ішінде электрлік емес) оптронның шығу сигналын басқару мүмкіндігі және одан туындайтын түрлі датчиктерді, сондай-ақ ақпарат беруге арналған түрлі аспаптарды жасау мүмкіндігі;

- сипаттамалары жарықтандыру кезінде берілген күрделі заңға сәйкес өзгеретін фотодетекторлары бар функционалды микроэлектрондық құрылғыларды құру мүмкіндігі;

- оптикалық байланыс арналарының электромагниттік өрістердің әсеріне иммунитеті, бұл "ұзын" оптрондар жағдайында (эмитент пен қабылдағыш арасындағы ұзын талшықты-оптикалық жарық өткізгіші бар) олардың кедергілерден және ақпараттың ағып кетуінен қорғалуын қамтамасыз етеді, сондай-ақ өзара дәлдеулерді болдырмайды ;

- басқа жартылай өткізгіш және микроэлектрондық құрылғылармен физикалық және құрылымдық және технологиялық үйлесімділік.

Оптрондардың белгілі бір кемшіліктері бар:

- энергияны екі есе түрлендіру (электр - жарық-электр) қажеттілігімен және осы өтулердің төмен тиімділігімен байланысты Қуатты едәуір тұтыну;

- жоғары температура мен еніп келе жатқан Ядролық радиация әсеріне параметрлер мен сипаттамалардың жоғары сезімталдығы;

- параметрлердің аз немесе аз байқалатын уақытша тозуы (нашарлауы) ;

- алдыңғы екі кемшілік сияқты жарықдиодты физика ерекшеліктеріне байланысты меншікті шудың салыстырмалы түрде жоғары деңгейі;

- кіріс және шығыс тізбектерінің электрлік бөлінуінен туындаған кері байланыстарды іске асырудың күрделілігі;

- гибридті жоспарланбаған технологияны қолданумен байланысты құрылымдық және технологиялық жетілмегендік(бір құрылғыда әртүрлі жазықтықта орналасқан әртүрлі жартылай өткізгіштердің бірнеше жеке кристалдарын біріктіру қажеттілігімен) . Оптрондардың аталған кемшіліктері материалдардың, технологияның және схемотехниканың жақсаруына байланысты ішінара жойылады, бірақ соған қарамастан ұзақ уақыт бойы олар өте маңызды болады. Алайда, олардың артықшылығы соншалықты жоғары, олар басқа микроэлектроника құрылғыларының арасында оптрондардың сенімді бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз етеді.

Сурет 1. 1. Оптронның жалпыланған құрылымдық схемасы

Байланыс элементі ретінде оптрон Шығыс және кіріс сигналдарының қатынасымен анықталатын ki беру коэффициентімен және F ақпаратын берудің максималды жылдамдығымен сипатталады . F-тің орнына tнар (сп ) берілетін импульстарының өсу және төмендеу ұзақтығын немесе шекаралық жиілікті өлшейді. Оптронның гальваникалық түйісу элементі ретіндегі мүмкіндіктері Uразв және Rразв түйіспесінің максималды кернеуі мен кедергісімен және қиылысу сыйымдылығымен сипатталады . Схеманың құрылымында сурет 1. 1 кіріс құрылғысы Эмитенттің жұмыс режимін оңтайландыруға (мысалы, жарық диодының ватт-ампер сипаттамасының сызықтық бөлігіне ауысуы) және сыртқы сигналды түрлендіруге (күшейтуге) қызмет етеді. Кіріс блогында жоғары конверсия тиімділігі, жоғары жылдамдық, рұқсат етілген кіріс токтарының кең динамикалық диапазоны (сызықтық жүйелер үшін), тізбек арқылы ақпараттың сенімді берілуін қамтамасыз ететін кіріс тогының "шекті" мәні аз болуы керек. Оптикалық ортаның мақсаты-оптикалық сигналдың энергиясын эмитенттен фотодетекторға беру, сонымен қатар көптеген жағдайларда құрылымның механикалық тұтастығын қамтамасыз ету. Ортаның оптикалық қасиеттерін басқарудың негізгі мүмкіндігі, мысалы, электро-оптикалық немесе магнит-оптикалық эффектілерді қолдану арқылы басқару құрылғысының схемасына енгізу арқылы көрінеді, бұл жағдайда біз басқарылатын оптронды аламыз "кәдімгі" оптроннан функционалды түрде ерекшеленетін оптикалық канал: шығыс сигналының өзгеруі кіріс арқылы да, басқару тізбегі арқылы да жүзеге асырылуы мүмкін. Фотодетекторда оптикалық сигналдан электрлік сигналға "қалпына келтіру" жүреді; сонымен бірге олар жоғары сезімталдық пен жоғары жылдамдыққа ие болуға тырысады. Сонымен, шығыс құрылғысы фотодетектор сигналын оптроннан кейінгі каскадтарға әсер ету үшін ыңғайлы стандартты пішінге айналдыруға арналған. Шығу құрылғысының міндетті функциясы сигналды күшейту болып табылады, өйткені Қос түрлендіруден кейінгі шығындар өте маңызды. Көбінесе күшейту функциясын фотодетектор өзі орындайды (мысалы, фототрансистор) . Жалпы құрылымдық схема сурет 1. 1 әрбір нақты аспапта блоктардың бір бөлігі ғана іске асырылады. Осыған сәйкес оптронды техника аспаптарының үш негізгі тобы бөлінеді; Жарық шығарушы - оптикалық орта - фотодетектор блоктарын пайдаланатын бұрын аталған оптопаралар (элементарлы оптрондар) ; оптоэлектрондық (оптоэлектрондық) микросхемалар (шығу, кейде кіру құрылғысы қосылған оптопаралар) ; оптрондардың арнайы түрлері-элементар оптрондардан және оптоэлектрондық АЖ-дан функционалдық және құрылымдық жағынан айтарлықтай ерекшеленетін аспаптар. Нақты оптрон күріш схемасына қарағанда күрделі және күрделі болуы мүмкін. 1. 1; көрсетілген блоктардың әрқайсысы электрлік және оптикалық байланысқан бір емес, бірнеше бірдей немесе ұқсас элементтерді қамтуы мүмкін, бірақ бұл оптрон физикасы мен электроникасының негіздерін айтарлықтай өзгертпейді.

Қолданылуы

Гальваникалық айырым элементтері ретінде оптрондар: олардың арасында әлеуеттердің едәуір айырмашылығы бар аппаратура блоктарының байланысы үшін; өлшеу құрылғыларының кіріс тізбектерін кедергілер мен бағыттамалардан қорғау үшін; және т. б. қолданылады. Оптрондарды қолданудың тағы бір маңызды саласы-Жоғары вольтты және жоғары вольтты тізбектерді оптикалық, байланыссыз басқару. Қуатты тиристорларды, триактарды, симисторларды іске қосу, электромеханикалық релелік құрылғыларды басқару. Басқару оптрондарының нақты тобы электролюминесцентті (ұнтақ) индикаторларда, мнемосхемаларда, экрандарда жасалған ақпаратты визуалды көрсетудің күрделі құрылғыларындағы төмен ток коммутация схемаларына арналған резисторлық оптрондардан тұрады. "Ұзын" оптрондардың (созылыңқы икемді талшықты - оптикалық жарық өткізгіші бар аспаптардың) құрылуы оптрондық техника бұйымдарын қолданудың мүлдем жаңа бағытын-қысқа қашықтықтағы байланысты ашты. Әр түрлі оптрондар (диод, резистор, транзистор) модуляцияның таза радиотехникалық тізбектерінде, күшейтуді автоматты түрде реттеуде және т. б. қолданылады, оптикалық канал арқылы әсер ету мұнда схеманы оңтайлы жұмыс режиміне шығару үшін, режимді контактісіз қайта құру үшін қолданылады және т. б. Оптикалық арнаның қасиеттерін әр түрлі сыртқы әсерлермен өзгерту мүмкіндігі көтерме сенсорлардың барлық сериясын жасауға мүмкіндік береді: ылғалдылық пен газ датчиктері, белгілі бір сұйықтықтың көлемінде болатын сенсор, заттың бетін өңдеудің тазалық датчиктері, оның қозғалу жылдамдығы және т. б. Оптрондарды энергия үшін пайдалану өте ерекше, яғни. диод оптронының фотовентиль режимінде жұмыс істеуі. Бұл режимде фотодиод жүктеме кезінде электр қуатын өндіреді және оптрон белгілі бір дәрежеде бастапқы тізбектен толығымен босатылған төмен қуатты қайталама қуат көзіне ұқсайды; Фоторезисторлары бар оптрондарды құру, олардың қасиеттері берілген күрделі заңға сәйкес жарықтандыру кезінде өзгереді, математикалық функцияларды модельдеуге мүмкіндік береді, функционалды оптоэлектрониканы құру жолындағы қадам болып табылады. Оптрондардың гальваникалық айырым және байланыссыз басқару элементтері ретіндегі әмбебаптығы, көптеген басқа функциялардың әртүрлілігі мен бірегейлігі есептеу техникасы, автоматика, байланыс және радиотехникалық аппаратура, автоматтандырылған басқару жүйелері, өлшеу техникасы, бақылау және реттеу жүйелері, медициналық электроника, ақпаратты көзбен көрсету құрылғылары осы аспаптардың қолданылу аясына айналуының себебі болып табылады.

Транзисторлық, резисторлық және тиристорлық оптожұптар

Транзисторлық оптожұптар (сурет. 2 c) бірқатар қасиеттері оптрондардың басқа түрлерінен жақсы ерекшеленеді. Бұл, ең алдымен, электр тізбегінің икемділігі, коллекторлық токты жарық диоды тізбегі (оптикалық) және негізгі тізбек (электрлік) арқылы басқаруға болатындығында, сонымен қатар шығу тізбегі сызықты және негізгі режимде жұмыс істей алатындығында көрінеді. Ішкі күшейту механизмі ki ток беру коэффициентінің үлкен мәндерін алуға мүмкіндік береді, сондықтан кейінгі күшейту кезеңдері әрдайым қажет емес. Оптопараның инерциясы өте үлкен емес және көптеген жағдайларда бұл өте қолайлы. Фототрансисторлардың Шығыс токтары, мысалы, фотодиодтарға қарағанда едәуір жоғары, бұл оларды электр тізбектерінің кең спектрін ауыстыруға жарамды етеді. Қорытындылай келе, мұның бәріне транзисторлық оптопаралардың салыстырмалы технологиялық қарапайымдылығымен қол жеткізілетінін атап өткен жөн. Тиристорлық оптожұптар (сурет. 2, b) жоғары кернеулі жоғары вольтты тізбектерді коммутациялау үшін ең перспективалы: жүктемеде коммутацияланған қуаттың үйлесімі мен жылдамдығы бойынша олар T2-оптопарадан артық. Aou103 типті оптопаралар әртүрлі электронды тізбектерде байланыссыз негізгі элементтер ретінде пайдалануға арналған: басқару тізбектерінде, қуат күшейткіштерінде, импульстік формаларда және т. б. Резисторлық оптожұптар (сурет. 2 d) оптопаралардың барлық басқа түрлерінен физикалық және конструктивтік-технологиялық ерекшеліктерімен, сондай-ақ параметрлердің құрамы мен мәндерімен қағидатты түрде ерекшеленеді. Негізінде іс-әрекет принципіне фоторезистора жатыр әсер кедергілерінің температураға тәуелділігін, яғни кедергі полупроводника жариялау кезінде.