DE2914266C2

DE2914266C2 - Photoelektrische Einrichtung zum Erzeugen eines einer Nutzlichtänderung entsprechenden elektrischen Ausgangssignales

Info

Publication number: DE2914266C2
Application number: DE19792914266
Authority: DE
Inventors: Rupert 8311 Tiefenbach Ammer; Rudolf Dipl.-Phys. Dr. 8044 Lohof Lang; Günther Dipl.-Ing. 8051 Kranzberg Roos
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1979-04-09
Filing date: 1979-04-09
Publication date: 1983-04-21
Also published as: DE2914266A1

Description

dadurch gekennzeichnet, daß der Regel-25 kreis (Ai, A2, A4 bis Λ9, Cl) mit dem photoelektrischen Wandler (10) so gekoppelt ist, daß die Einflüsse des niederfrequenten Störlichtanteils einschließlich Gleichlicht auf die Betriebsspannung am Wandler (10) ausgeregelt werden. jo

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der photoelektrische Wandler (10) eine Photodiode ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem photoelektrischen Wandler (10) ein reeller Arbeitswiderstand (R 1) parallel geschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand (R 1) veränderbar ist.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis ein die Zeitkonstante bestimmendes Filter (R 8, Cl) enthält.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (R 8, Cl) ein Tiefpaßfilter ist und in einem Gegenkopplungszweig der Verstärkerschaltung liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerschaltung zwei im Regelkreis in Reihe liegende Verstärker (A 1, A 2) enthält, von denen der eine (A 1) einen hohen Eingangswiderstand und der andere (A 2) einen hohen Ausgangswiderstand, jeweils bezogen auf den mit dem Wandler (10) gekoppelten Arbeitswiderstand (R 1) hat.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker (A 1) mit dem hohen Eingangswiderstand mit seinem Eingang mit dem Wandler (10) und mit seinem Ausgang mit einer Ausgangsklemme (28) für das elektrische Ausgangssignal gekoppelt ist und daß der Verstärker (A 2) hohen Ausgangswiderstandes mit seinem Eingang mit dem Ausgang des ersten Verstärkers und mit seinem Ausgang mit dem photoelektrischen Wandler (10) und dem Eingang des ersten Verstärkers (A 1) gekoppelt ist.

9. Einrichtung Anspruch 7 oder 8, dadurch

gekennzeichnet, daß der Verstärker (A 2) hohen Ausgangswiderstandes eines Transistors enthält, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang des ersten Verstärkers (A 1) gekoppelt ist und dessen gesteuerter Stromweg in einer Reihenschaltung liegt, die einen Strombegrenzungswiderstand (R 2) und den photoelektrischen Wandler (10) enthält

10. Einrichtung nach Anspruch 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (A 1) hohen Eingangswiderstandes mit einem eigenen Gegenkopplungspfad (R 4, R 5, R 9) einen zusätzlichen geschlossenen Regelkreis bildet

11. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß die Parallelschaltung aus dem photoelektrischen Wandler (10) und dem Arbeitswiderstand (Ri) in einer an die Klemmen einer Betriebsspannungsquelle (Ub) angeschlossenen Reihenschaltung liegt, die der Reihe nach die Parallelschaltung (10, R 1), einen Widerstand (R 2) und eine steuerbare Stromstrecke eines Verstärkerelements (A 2) enthält; daß die Verbindung zwischen der Parallelschaltung (10, R 1) und dem Widerstand (R 2) mit einer ersten Eingangsklemme (+) eines Diiferenzverstärkers (A 1) verbunden ist dessen andere Eingangsklemme (—) mit einem Abgriff (26) eines an die Klemmen der Betriebsspannungsquelle (Ub) angeschlossenen Spannungsteilers (R 4, R 5) angeschlossen ist und dessen Ausgang mit einer Ausgangsklemme (28) für das elektrische Ausgangssignal gekoppelt ist; daß der Ausgang des Differenzverstärkers an einen zweiten Spannungsteiler (R 6, R 7) angeschlossen ist dessen Abgriff über eine Filterschaltung (R 8, Cl) mit einer Eingangsklemme des Verstärkerelements (A 2) verbunden ist und daß zwischen den Ausgang und die invertierende (—) der beiden Eingangsklemmen des Differenzverstärkers (A 1) ein Gleichstrom-Gegenkopplungszweig (R 9) geschaltet ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingang des Differenzverstärkers (A 1) eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (R 10) und einem Kondensator (C2) geschaltet ist.

13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement (A 2) ein bipolarer Transistor in Emitterschaltung ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitterkreis des Transistors einen Gleichstrom-Gegenkopplungswiderstand (R 3) enthält. '

Die vorliegende Erfindung betrifft eine photoelektrische Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist aus der DE-OS 30 634 bekannt.

Bei gewissen plasmaphysikalischen Experimenten werden kleine Kügelchen aus gefrorenem Wasserstoff mittels eines fokussierten Laserstrahls hoher Leistung beschossen. Man läßt dabei die Teilchen durch eine Lichtschranke, welche eine Lichtquelle zum Erzeugen eines Lichtbündels und eine photoelektrische Einrichtung, die auf Intensitätsänderungen des Lichtbündels anspricht und einen photoelektrischen Wandler enthält, in den Strahlengang des Lasers fallen. Der Laser wird durch das um eine geeignete Zeitspanne verzögerte

Ausgangssignal der photoelektrischen Einrichtung ausgelöst

In der Praxis werden an die photoelektrischen Einrichtung der Lichtschranke, die das Teilchen beim Durchgang durch das Lichtbündel erfaßt, sehr große Anforderungen gestellt. Da das Teilchen sehr klein ist, erhält man nur eine sehr kleine Helligkeitsänderung am photoelektrischen Wandler, die noch dazu durch die unregelmäßige Gestalt der Teilchen unterschiedlich ist Ferner wird sehr viel Licht von den metallischen Wänden det, Vakuumgefäßes, indem das Experiment durchgeführt wird, zum photoelektrischen Wandler reflektiert Dies bedeutet, daß die Helligkeitsänderung nicht nur absolut gesehen klein ist, sondern einen auch relativ kleinen Nutzlichtanteil des auf den photoelektrischen Wandler fallenden Lichtsignals darstellt

Von der photoelektrischen Einrichtung wird also einerseits gefordert, daß sie relativ kleine Helligkeitsänderungen in definierte, vorzugsweise proportionale elektrische Signale umwandeln soll und daß sie andererseits Lichtsignale vertragen muß, deren sich ändernder Nutzlichtanteil sehr klein im Vergleich zu einem konstanten oder sich im Vergleich zu einem konstanten oder sich im Vergleich zum Nutzlichtanteil nur langsam ändernden Störlichtanteil sind. Anders ausgedrückt muß die photoelektrische Einrichtung einen sehr großen Dynamikbereich aufweisen und ihre Empfindlichkeit darf durch den hohen Störlichtanteil nicht beeinträchtigt werden, z. B. durch Sättigungserscheinungen.

Photoelektrische Wandler, wie hochwertige Photodioden, die einen ausreichenden Dynamikbereich aufweisen, stehen zur Verfügung, bei den elektronischen Schaltungsanordnungen zur Verarbeitung der Diodensignale treten jedoch erhebliche Schwierigkeiten auf, wenn ein großer Dynamikbereich gefordert wird.

Es gibt im Prinzip zwei Typen von Schaltungsanordnungen für die Verarbeitung der Diodensignale: Bei der einen Schaltungsanordnung ist die Photodiode in Reihe mit einem Arbeitswiderstand zwischen die Klemmen einer Betriebsspannungsquelle geschaltet. Am Arbeitswiderstand fällt eine dem Photostrom der Diode entsprechende Ausgangsspannung ab.

Am anderen Schaltungstyp ist die Photodiode zwischen die eine Klemme einer Betriebsspannungsquelle und eine invertierende Eingangsklemme eines Differenzverstärkers geschaltet, dessen nicht invertierende Eingangsklemme mit der anderen Klemme der Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Der Ausgang des Differenzverstärkers ist mit einer Ausgangsklemme und über einen Gegenkopplungswiderstand mit der Verbindung zwischen der Photodiode und der invertierenden Eingangsklemme verbunden. Die Ausgangsspannung ist proportional dem Gegenkopplui.gswiderstand.

Offensichtlich muß der Widerstandswert des Arbeitsbzw. Gegenkopplungswiderstandes möglichst groß gemacht werden, wenn für kleine Photoströme relativ große Ausgangssignale erzeugt werden sollen. Dies führt jedoch bei hohen Lichtintensitäten und damit hohen Photoströmen zu hohen Spannungsabfällen an dem Widerstand der Schaltungsanordnung, die jedoch ihrerseits durch die zulässigen Spannungen der Photodiode bzw. am Verstärker begrenzt sind. Der Widerstandswert wird daher bei starkem Störlichtanteil im Lichtsignal auf entsprechend kleine Werte beschränkt, was entsprechend kleine Nutzsignale entsprechend den Änderungen des Nutzlichtanieils des Lichtsignals, zur Folge hat

Aus Laboratory Practice, Bd. 18 (1969), Nr. 4, S. 433—436, ist eine photoelektrische Einrichtung zum Zählen von kleinen biologischen Objekten bekannt, bei der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, welches Intensitätsänderungen eines Nutzlichtanteils eines Lichtsignals entspricht, das außer dem Nutzlichtanteil einen im Vergleich zu diesem relativ großen, jedoch niederfrequenteren Störlichtanteü enthält

ic Es ist ferner aus der DE-OS 23 04 682 eine Einrichtung zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit einer elektrisch leitenden Flüssigkeit für ein Blutkörperchen-Zählgerät bekannt Bei diesen Blutkörperchen-Zählgerät wandern die in der leitenden Flüssigkeit suspendierten Blutkörperchen durch einen verengten Strömungsweg, wobei sich der elektrische Widerstand zwischen zwei Elektroden ändert, die auf entgegengesetzten Seiten der Verengung angeordnet sind. Die Kompensation der Temperaturabhängigkeit der Flüssigkeit erfolgt im bekannten Fall dadurch, daß die Speisung der die EJektroden enthaltenden Meßzelle im niederfrequenten Gebiet durch eine Spannungsquelle und im Nutzfrequenzgebiet durch eine Stromquelle erfolgt

In der US-PS 37 23 014 ist eine pho<oelektrische Einrichtung zur Messung und logarithmischen Anzeige der Lichtintensität beschrieben, bei der eine Schaltung vorgesehen ist, die die Spannung am photoelektrischen Wandler konstant hält.

Eine Erweiterung des Dynamikbereiches der photoelektrischen Einrichtung wird bei den beiden oben als letztes erwähnten bekannten Schaltungen weder angestrebt noch erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine photoelektrische Einrichtung anzugeben, welche einen möglichst großen Dynamikbereich hat und daher weitgehend unempfindlich gegen einen sich relativ langsam ändernden Störlichtanteü ist.

ίο Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtung gemäß der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die photoelektrische Einrichtung gemäß der Erfindung enthält praktisch eine Stromsenke, die parallel zum Arbeitswiderstand der Photodiode liegt. Die Stromsenke hat einen sehr hohen dynamischen Innenwiderstand, dessen Wert in der Praxis wesentlich höher als z. B. 2 Megohm sein kann, und sie wird so gesteuert, daß genau der überschüssige, auf den Störlichtanteü zurückgehende Teil des Photostroms des photoelektrischen Wandlers abgeführt wird, so daß er den Arbeitswiderstand nicht durchfließen muß. Die Steuerung der Stromsenke erfolgt derart, z. B. über einen Tiefpaß, daß sie den schnellen Stromänderungen des Nutzlichtanteils im Lichtsignal nicht folgen kann. Es werden daher nur der Gleichstromanteil und niederfrequente Anteile des Photostroms ausgeregelt, die höherfrequenten Signalströme bleiben voll und unverzerrt erhalten.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden

*>5 Einriciitung stellen eine photoelektrische Einrichtung dar, die den Nutzlichtanteü des Lichtsignals in ein proportionales elektrisches Signal umwandelt und die folgenden wünschenswerten Eigenschaften hat:

Der Dynamikbereich ist gegenüber einer üblichen bekannten Schaltung um mehrere Zehnerpotenzen, etwa den Faktor 10³, vergrößert;
die Empfindlichkeit ist um den gleichen Faktor erhöht; die Einrichtung ist entsprechend unempfindlich gegen niederfrequentes oder konstantes Störlicht; das Übertragungsverhalten entspricht einem Bandpaß mit weitgehend frei gewählten Grenzen. Ohne besonderen Aufwand sind für das Nutzsignal eine untere Grenzfrequenz von 1 Hz und eine obere Grenzfrequenz von etwa 1 MHz erreichbar.

Durch die Ausregelung des Gleichstromanteils und niederfrequenter Schwankungen des Photogleichstroms wird die Spannung am photoelektrischen Wandler nahezu konstant. Sie kann daher so gewählt werden, daß die für die jeweilige Aufgabe kritischen Daten des photoelektrischen Wandlers optimiert werden, z. B. Dunkelströme, dynamische Kapazität, Spannungsfestigkeit u. dgl.

Die photoelektrische Einrichtung gemäß der Erfindung läßt sich selbstverständlich auch für andere Zwecke als die eingangs erwähnten plasmaphysikalischen Apparaturen einsetzen, wo ein Nutzlichtanteil zu erfassen ist, der durch gleichbleibendes oder langsam veränderliches Licht überlagert ist

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist schließlich auch einfach im Aufbau und ihre Anwendung ist in vielen Fällen besonders wirtschaftlich, da wegen des sehr großen zulässigen Intensitätsbereiches des zu erfassenden Lichtsignals oft auf einen besonderen Abgleich der Lichtquellen u.dgl. verzichtet werden kann.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipschaltung zur Erläuterung der Erfindung und

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung eines praktischen Ausführungsbeispiels einer photoelektrischen Einrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt das Grundprinzip des in der photoelektrischen Einrichtung enthaltenen Regelkreises. Die photoelektrische Einrichtung enthält einen photoelektrischen Wandler 10, vorteilhafterweise eine Halbleiter-Photodiode, die in Reihe mit einem Arbeitswiderstand 12 zwischen die Klemmen einer Betriebsspannungsquelle Ub geschaltet ist Der Regelkreis enthält einen Operations- oder Differenzverstärker 14, dessen Ausgang mit der Verbindung zwischen dem photoelektrisehen Wandler 10 und dem Arbeitswiderstand 12 verbunden ist Diese Verbindung dient gleichzeitig als Ausgangsklemme 14' und ist über einen Gegenkopplungswiderstand 16 mit einer invertierenden Eingangsklemme (—) des Differenzverstärkers 14 verbunden. Die invertierende Eingangsklemme ist ferner über einen Kondensator 18 mit der Klemme der Betriebsspannungsquelle verbunden, an die der Arbeitswiderstand 12 angeschlossen ist und die im folgenden als »Masseklemme« bezeichnet werden soll. μ

Der nicht invertierende Eingang (+) des Differenzverstärkers 14 ist an einen Abgriff eines Spannungsteilers angeschlossen, der aus zwei in Reihe miteinander zwischen die Klemmen der Betriebsspannungsquelle geschalteten Widerständen 20 und 22 besteht t"

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Der Differenzverstärker 14 arbeitet mit dem Gegenkopplungswiderstand 16 als Spannungsfolger und hält dadurch seine Ausgangsspannung und damit die Spannung an der Ausgangsklemme 14' auf einem Wert konstant, der im wesentlichen der Spannung am Abgriff des Spannungsteilers 20—22 entspricht. Der durch die den photoelektrischen Wandler 10 bildende Photodiode fließende Photostrom wird dabei durch den Ausgangsstrom des Differenzverstärkers kompensiert, soweit er den (durch die Wahl des Widerstandsverhältnisses der Widerstände 20 und 22 einstellbaren) Ruhestrom durch den Arbeitswiderstand 12 übersteigt.

Für Intensitätsänderungen eines Nutzlichtanteils in einem auf den photoelektrischen Wandler 10 fallenden Lichtsignals 24 soll der Widerstand 12 als definierter Arbeitswiderstand R1 im Photostrorr.kreis arbeiten, daher muß die als Kompensationsstromquelle (»Stromsenke«) arbeitende, dem Widerstand 12 parallelliegende Regelschaltung einen Innenwiderstand haben, der groß gegenüber dem Widerstandswert R 1 des Arbeitswiderstands 12 ist.

Ferner muß der Eingangswiderstand Re, der an der invertierenden Eingangsklemme des Differenzverstärkers 14 wirksam ist, ebenfalls groß gegenüber R 1 sein. Der dynamische Ausgangswiderstand (Quellenwiderstand) Ra am Ausgang des Differenzverstärkers 14 muß ebenfalls groß im Vergleich zu R1 sein.

Um Einschwingvorgänge während des Betriebes zu vermeiden, soll der Kompensationsstrom J₅, der vom Verstärkerausgang geliefert wird, stets größer als 0 sein. Die Einrichtung soll ferner eine definierte Verstärkung des Nutzsignalanteils im Photostrom Jf bewirken. Die obigen Bedingungen, insbesondere die hinsichtlich des Eingangswiderstandes und des dynamischen Ausgangswiderstandes des Verstärkers lassen sich nicht mit einem Standardbauteil, z. B. Operationsverstärker, erfüllen. Die in F i g. 2 dargestellte praktische Ausführungsform der photoelektrischen Einrichtung enthält daher zwei Verstärker A 1 und A 2, die jeweils eine dieser beiden Forderungen erfüllen. Der Verstärker A 1 kann z. B. ein handelsüblicher Operationsverstärker mit hohem Eingangswiderstand sein, der also die Bedingung Re>Ri erfüllt Der zweite Verstärker A 2 kann ein Transistorverstärker mit Stromgegenkopplung sein, der die Bedingung Ra>R\ erfüllt

In der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ist Js=Jf-Jru daher kann J₅ für kleine Beleuchtungsstärken kleiner als 0 werden. Um die Bedingung zu erfüllen, daß der Kompensationsstrom J_s immer größer als 0 bleibt wird der Arbeitswiderstand parallel zum photoelektrischen Wandler gelegt Dies ändert bettanntiich nichts am dynamischen Verhalten der Schaltungsanordnung, wenn der Innenwiderstand der Betriebsspannungsqueiie Ub kiein im Vergleich zu Ki ist Der Kompensationsstrom wird dann

Js=Jf+Jr\

weil Jr 1 > 0 ist, wird auch der Minimalwert von J_s größer alsO.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 enthält wieder einen zwischen die Klemmen einer Betriebsspannungsquelle Ub geschalteten Spannungsteiler aus zwei in Reihe liegenden Widerständen R 4 und R 5, an dessen Abgriff 26 eine Gleichspannung auftritt, welche dem invertierenden Eingang des Verstärkers A1 zugeführt wird und den Sollwert für die Ruhegleichspannung an dem aus einer Photodiode bestehenden photoelektrischen Wandler 10 bildet Wählt man vorteiinafterweise R 4=R 5, so ist dies die Hälfte der

Versorgungsspannung Ub-

A 1 ist ein Operationsverstärker mit FET-Eingang und einem Eingangswiderstand von ca. 10* Megohm, was groß im Vergleich zu R 1 ist, dessen Wert in der Praxis kleiner oder gleich 1 MOhm gewählt werden wird. Vorteilhafterweise wird R1 als Potentiometer ausgebildet. Man kann dann die Zeitkonstante des den Wandler 10 enthaltenden Schaltungsteils und damit die maximale Anstiegsgeschwindigkeit des Photodiodenstroms beeinflussen.

Der Ausgang des Verstärkers A 1 ist mit einer Ausgangsklemme 28 und über einen Spannungsteiler aus in Reihe liegenden Widerständen R 6 und R 7 mit der Masseklemme der Betriebsspannungsquelle Ub verbunden. Das am Abgriff des Spannungsteilers R6-R7 auftretende Ausgangssignal wird über ein Tiefpaßgiied aus einem Widerstand RS und einem Kondensator Cl der Basis des Transistors A 2 zugeführt, dessen Emitter über einen Gegenkopplungswiderstand Λ 3 mit der Masseklemme und dessen Kollektor über einen Widerstand R 2 mit der an den Verstärker A 1 angeschlossenen Klemme des photoelektrischen Wandlers 10 gekoppelt ist.

Zwischen den Ausgang des Verstärkers A 1 und seinen invertierenden Eingang sind ein Dämpfungsglied aus der Reihenschaltung eines Widerstandes R 10 und eines Kondensators C2 sowie ein dem Dämpfungsglied parallelliegender Gleichstrom-Gegenkopplungswiderstand Ä9 geschaltet. Das Dämpfungsglied RIO, C2 sorgt für Hochfrequenzstabilität.

Das Ausgangssignal des Verstärkers A 1 steuert den Transistor A 2 über den Spannungsteiler R 6 — R 7 so an, daß die Spannungsdifferenz an den Eingängen des Verstärkers A 1 ungefähr 0 wird, d. h. am photoelektrischen Wandler (Photodiode) 10 stellt sich unabhängig von Jf die durch den Spannungsteiler R4 — R5 bestimmte Spannung, z. B. Ubii ein. Der Transistor A 2 nimmt dabei den Strom J₅=Jf+Jr ι auf.

Die Grenzen von J_s sind J₅min= Uef2R 1, wenn Jf=O ist und J, _max « Ub/2(R 2 + R 3).

R 2 dient also zur Begrenzung von Jf auf den für die Photodiode maximal zulässigen Wert Jfmix des Photostroms. Der maximale Wert des Kompensationsstromes ist also ungefähr gleich dem Maximalwert des Photostroms.

Das Tiefpaßglied RS-Cl liegt als Schleifenfilter im Rückführungs- bzw. Gegenkopplungszweig der Regelschaltung. Für Frequenzen unterhalb des Übergangsbereichs des Filters, also für Frequenzen, für die der Blindwiderstand des Kondensators Cl wesentlich größer als der Betrag von RS ist und für Gleichstrom (Konstantlicht) arbeitet die Schaltung in der anhand von F i g. 1 beschriebenen Weise, d. h. der Anteil des Photostroms Jf (Störlichtanteil) der durch konstantes und langsam veränderliches Licht erzeugt wird, wird kompensiert und liefert praktisch kein Ausgangssignal einer Ausgangsklemme 28.

Für Änderungen des Photostroms mit Frequenzen, die oberhalb des Obergangsbereiches des Tiefpaßgliedes liegen, also für die der Blindwiderstand von Cl wesentlich kleiner als R S ist, tritt keine Gegenkopplung ein. Solche auf Nutzlichtanteile zurückgehende höherfrequente Anteile des Photostroms werden nicht kompensiert und erscheinen unverzerrt und verstärkt an der Ausgangsklemme 28. Die Verstärkung des höherfrequenten Nutzsignals wird bestimmt durch den Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung, die den Verstärker A 1 und die Widerstände R4.R5 und R 9 im Gegenkopplungszweig enthält. Für R 4 = R 5 ist die Verstärkung V= (R 4 + 2R 9)/R 4.

Im Übergangsbereich verhält sich die Schaltung ähnlich wie ein Verstärker mit kapazitiver Kopplung.

Der Emitterwiderstand R 3 bewirkt durch Stromgegenkopplung eine Verbesserung der Filterwirkung des Tiefpaßgliedes RS— Cl und vor allem eine Erhöhung des Ausgangswiderstandes des Transistors A 2, so daß die Bedingung R.> Rt erfüllt ist.

Der Spannungsteiler R6—R7 dient zur Anpassung der Gleichspannungspotentiale der Verstärker Ai, A2. Die durch den Spannungsteiler R6 — R7 bewirkte Verringerung der Verstärkung spielt angesichts der großen Verstärkung von A 1 und Λ 2 in der Regelschleife keine Rolle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Photoelektrische Einrichtung zum Erzeugen eines elektrischen Ausgangssignals, welches Intensitätsänderungen eines Nutzlichtanteils eines Lichtsignals entspricht, das außer dem Nutzlichtanteil einen im Vergleich zu diesem relativ großen, jedoch niederfrequenteren Störlichtanteil enthält, mit

10

a) einem photoelektrischen Wandler,

b) einer Spannungsquelle zur Versorgung des Wandlers mit einer Ruhe-Betriehsspannung,

c) einem mit dem Wandler gekoppelten Arbeitswiderstand sowie

d) einem eine Verstärkerschaltung enthaltenden Regelkreis, dessen Zeitkonstante so bemessen ist, daß Änderungen des Ausgangssignals der photoelektrischen Einrichtung, die auf den niederfrequenten Störlichtanteil einschließlich Gleichlicht zurückgehen, nicht jedoch Änderungen, die auf den höherfrequenten Nutzlichtanteil zurückgehen, ausgeregelt werden,