DE1789011B2

DE1789011B2 - Einrichtung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes einer als Infrarotdetektor dienenden Diode

Info

Publication number: DE1789011B2
Application number: DE1789011A
Authority: DE
Inventors: Kjell Arne Haakan Karlskoga Gustafson (Schweden)
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1967-09-27
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1973-09-13
Also published as: NL6813618A; SE307020B; GB1245775A; DE1789011A1; FR1582408A; DE1789011C3; BE721382A; US3544791A

Description

Die Erfindnug bezieht sich auf eine Einrichtung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes einer als Infrarotdetektor dienenden Diode in einer Infrarotkamera mit einem an die beiden Anschlüsse der Diode angeschlossenen Signalverstärker.

In einer bekannten Infrarotkamera werden Dioden als Detektoren verwendet, die eine Spannung erzeugen, deren Amplitude mit der Intensität der empfangenen Infrarotstrahlung veränderlich ist (Zeitschrift Scientific American, Februar 1967, S. 94 bis 102). Der Detektor ist an einen Verstärker angeschlossen zur Verstärkung der Spannungsänderung, und das Ausgangssignal des Verstärkers wird verwendet zur Modulation der Intensität des Elektronenstrahls in einer Bildröhre. Damit solche. Detektoren mit der größtmöglichen Empfindlichkeit und dem günstigen Verhältnis von Signallcistung zu Rauschleistung, d.h. günstiger Rauschzahl arbeiten können, sollte die Ruhe-Spannung am Detektor so nahe bei Null liegen als möglich. Es wird daher ein sogenannter Quanten-Detektor verwendet, der z. B. aus Indiumantimonid besteht und durch flüssigen Stickstoff auf eine Temperatur von -196° C (77⁰K) gekühlt wird. Weiterhin wird ein Punkt im steilen Bereich der Strom-Spannungs-Kennlinie des Detektors als Arbeitspunkt gewählt.

Der Detektor ist in der bekannten Infrarotkamera so angebracht, daß nur die vom optischen System vom fotografierten Objekt aufgenommene und durchgelasscnc Strahlung auf den Detektor fällt. Es ist jedoch nicht möglich auszuschließen, daß Infrarotstrahlung von bestimmten Teilen der Kamera auf

ίο den Detektor fällt. Diese Teile sind hauptsächlich die vor dem Deicktor angeordnete Öffnung und der Hintergrund von den oder die Haltecinrichtungen für die das Bild erzeugenden Einrichtungen (Spiegel oder Linse), die die empfangende Strahlung auf den De-· tektor fokussieren. Die Temperatur und Infrarotstrahlung dieser Teile können sich langsam ändern und eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Detektors in einen Bereich verursachen, in welchem die Spannung am Detektor nicht mehr Null ist.

=o Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die dieser unerwünschten Verschiebung des Arbeitspunktes des Detektors entgegenwirkt.

Die erfindungsgemäße Lösung besieht darin, daß dem Detektor eine die Spannung messende Schaltungseinrichtung parallel geschaltet ist, die im Vergleich zu Signalspannungsänderungen langsame Spannungsänderungen am Detektor verstärkt und die verstärkte Spannung an den Detektor in solchem Sinne zurückführt, daß den oannungsänderungen am Detektor entgegengewirkt wird.

Im folgenden wird die Erfindung näher unter besonderer Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild der Einrichtung; Fi g. 2 zeigt das Schaltbild der Einrichtung in seinen Einzelheiten.

In F i g. 1 ist der Detektor mit D bezeichnet. Der Detektor D ist über Leiter A mit einem Signalverstärker verbunden, der nur diejenigen Signale des Detektors verstärkt, die entsprechend der Intensität der auf den Detektor fallenden Strahlung variieren. Der Verstärker hat bekannten Aufbau und wird daher nicht näher beschrieben. Er hat einen solchen Frequenzgang, daß langsame Spannungsänderungen, die von der Strahlung von Kamerateilen herrühren, nicht verstärkt werden. Wie erwähnt, verursacht diese Strahlung jedoch unerwünschte Verschiebung des Ar-Leitspunktes des Detektors. Um dieser Verschiebung entgegenzuwirken, ist eine spannungsempfindliche Schaltung V dem Detektor parallel geschaltet, von deren Ausgang eine Spannung dem Detektor D über einen Widerstand R1 zugeführt ist, die der Spannungsänderung am Detektor, die von dieser Strahlungsänderung verursacht ist, entgegengesetzt ist.

In der Ausführungsform gemäß F i g. 2 enthält die spannungsempfindlidie Schaltung V einen Wechselspannungsverstärker mit drei Transistoren Q 4, QS und Q 6 mit zugehörigen Widerständen und Kondensatoren. Der Detektor D ist mit dem Eingang dieses Verstärkers über ein ÄC-Filter verbunden, das aus den WiderständenR2 und RZ und den Kondensatoren C 2 und CZ besteht. Parallel zum Eingang des Verstärkers liegt ein Transistor Q 3, der als Zerhacker wirkt. Ein weiterer gleichfalls als Zerhacker wirken·· der Transistor Q 7 ist parallel zum Ausgang des Verstärkers geschaltet. Die beiden Transistoren Q Z und Q 7 sind von einem Multivibrator gesteuert, der unten links in Fig. 2 erscheint. Der Multivibrator ent-

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iiiilt die Transistoren O 1 und Ql. die untereinander als Demodulator für diese Wechselspannung, wobei

in bekannter Weise über Widerstände, Kondensato- die demodulierte Spannung den indensalor Cl

'c:\ und Dioden verbunden sind. Die Basen der bei- über Widerstand R 17 aufladt. Da C Transistor O7

'-:"■ Transistoren Q3 und Ql sind über Widerstünde pliasengleieh mit dem Transistor Qi .irbeitcl und die

/\19 bzw. Λ* 20 mit dc-iscHu-n Λιι·.·.·.πΐ)··.!.ΙιΊηιικ- des J .Au'-L'anussjiannung des WechseKpannimüsversiärkers

Multivibrators \erblinden, so dall mc gleichzeitig lei- sich auL'.cr l'luise mit der HingangswechseNpannun«

tend bzw. nichtleitend sind. Die Zerhackerfrenuen/ . befindet, hat die Gleichspannung am Kondensator C 1

ist nicht kritisch. Sie kann in der Größenordnung von eine der Gleichspannung air. Detektor D cntgcgui-

lOOsec"¹ liegen. gesetzte Polarität. Der Kondensator Cl ist mit dem

Wenn eine langsam veränderliche Gleichspannung io Detektor über den Widerstand R 1 verbunden. \vo-

am Detektor D erscheint, wird diese Spannung von durch der Spannungsänderung am Detektor cntgcgen-

dem cyclisch arbeitenden Zerhacker-Transistor Q 3 gewirkt wird.

so zerhackt. daLl eine Wechselspannung in der Form Die spannungsempfindlichc Einrichtung hat einen

von Impulsen mit mit der Gleichspannung sich an- hohen Eingangswiderstand, so daß sie den Detektor

dernder Amplitude erzeugt wird. Diese Wechsel- 15 nicht belastet. Das KC-Filter zwischen dem Detektor

spannung wird über den KoDplungskondensator C4 und dem Verstärkereingang bewirkt, daß die Span-

der Basfs des ersten Transistors Q4 des %'on den nungsänderungen am Transistor Q3 den Detektor

Transistoren QA. QS und Q 6 gebildeten Wechsel- nicht beeinträchtigen.

spannungsverstärker zugeführt. Nach Verstärkung Der Wechselspannungsverstärker kann auch so

wird die~ Wechselspannung von dem Transistor Q 6 so ausgeführt sein, daß die Ausgangsspannung phasen-

über Widerstand C 8 abgenommen. Der Transistor gleich mit der Eingangsspannt, ig ist; in diesem Falle

Q 7, der unter der Steuerung des Multi' ibraiors als müssen die Transistoren Q 3 unc* Q1 so gesteuert

Zerhacker wirkt, indem er in Übereinstimmung mit sein, daß der eine leitend ist, während der andere

der Wechselspann ν ng ein- und ausschaltet, arbeitet nichtleitend ist, und umgekehrt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 789 Ol 1 Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Stabilisierung des Arbeitspuiiktcs einer als Infrarotdetektor dienenden Diode in einer Infrarotkamera mit einem an die beiden Anschlüsse der Diode angeschlossenen Signalverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Diode (D) eine die Diodenspannung messende Schaltungseinrichtung (V) parallel geschaltet ist, die im Vergleich zu Signalspannungsänderungen langsame Spannungsänderungen verstärkt und die verstärkte Spannung an die Diode in solchem Sinne zurückführt, daß den langsamen Spannungsänderungen an der Diode entgegengewirkt wird.

2. Einric'-'ung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spannung messende Schaitungseinrichtung (V) einen Wechseistromverstärker (Q 4. Q 5, Q 6), eine erste, mit dem Eingang des Wechselspannungsvcrstärkers verbundene Schalteinrichtung (Q 3) und eine zweite, mit dem Ausgang des Wcchselspannungsverstärkers verbundene Schalteinrichtung (Q7) enthält, daß die beiden Schaltcinrichtungen von einer Steuereinrichtung derart gesteuert sind, daß sie periodisch und mit gleicher Frequenz zwischen einem Zustar.i hoher und niedriger Impedanz umgeschaltet werden, vind drß mit dem Ausgang des Verstärkers ein Kondensator (Cl) verbunden ist, von dem eine Klemme übe- einen Widerstand (R 1) mit dem Detektor (D) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker mit Transistoren ausgerüstet ist und daß die Schalteinrichtungen aus von einem Multivibrator (Ql, β 2) gesteuerten Transistoren (Q3, Ql) bestehen.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Detektor (D) und dem Verstärkereingang eine Filterkette (R2, RZ, C2, CZ) vorgesehen ist.