RU2673989C1 - Pulse radiation photo detector - Google Patents

Pulse radiation photo detector Download PDF

Info

Publication number
RU2673989C1
RU2673989C1 RU2018103847A RU2018103847A RU2673989C1 RU 2673989 C1 RU2673989 C1 RU 2673989C1 RU 2018103847 A RU2018103847 A RU 2018103847A RU 2018103847 A RU2018103847 A RU 2018103847A RU 2673989 C1 RU2673989 C1 RU 2673989C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
resistor
output
photodiode
integrator
Prior art date
Application number
RU2018103847A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Борисович Иванов
Антон Владимирович Казачкин
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России) filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации" (Академия ФСО России)
Priority to RU2018103847A priority Critical patent/RU2673989C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2673989C1 publication Critical patent/RU2673989C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of measuring equipment, and can be used to control the objects optical properties and in distributed access control devices with the high level of external illumination. Pulsed radiation photodetector contains a photodiode (1), a LED (2), an amplifier (3) with the first resistor (4) in the feedback circuit, an integrator (5) on the amplifier (6) with the second resistor (7) and the capacitor (8), a controlled current generator (9) on the MOS transistor (10) with the third resistor (11) in the source circuit, the fourth resistor (12) and the voltage source (13) output terminal. Photodiode (1) anode and the LED (2) cathode are connected to the voltage source zero circuit, and the photodiode (1) cathode is connected to the controlled current generator (9) output and to the amplifier (3) inverting input. Amplifier (3) and integrator (5) non-inverting inputs are connected to the LED (2) anode, which is used as the reference voltage UREF stabilizer. Integrator (5) Output voltage UI is supplied to the MOSFET (10) gate for the drain current ISP adjustment depending on the photodiode (1) constant photocurrent IFP. Amplifier (3) output is the device output.
EFFECT: invention enables increase in the conversion to pulsed radiation sensitivity and accuracy with the high level of external illumination, which is due to the possibility of the external illumination automatic compensation at the photosensor output.
1 cl, 1 dwg

Description

Фотодатчик импульсного излученияPulse photosensor

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения импульсного излучения в устройствах допускового контроля оптических свойств объектов и в распределенных системах контроля доступа на охраняемые объекты.The invention relates to the field of instrumentation and can be used to measure pulsed radiation in devices for tolerance control of the optical properties of objects and in distributed access control systems for protected objects.

Известны фотодатчики излучения на основе фотодиода, который включают между входами дифференциального усилителя с резистором ROC в цепи отрицательной обратной связи для линейного преобразования фототока IФ в напряжение UВЫХ=IФ⋅ROC (Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 3-х томах: Т. 3. Пер. с англ. - Москва: Мир, 1993. - С. 268, рис. 15.8-15.9). Такие устройства имеют одинаковую чувствительность к постоянному и к переменному световому излучению, что ограничивает их применение при изменении уровня внешней засветки в широком диапазоне.Known radiation photosensors based on a photodiode that include between the inputs of a differential amplifier with a resistor R OC in a negative feedback circuit for linearly converting the photocurrent I Ф to voltage U OUT = I Ф ⋅ R OC (Horowitz P., Hill W. Art of circuitry. V 3 volumes: T. 3. Translated from English - Moscow: Mir, 1993. - S. 268, Fig. 15.8-15.9). Such devices have the same sensitivity to constant and variable light radiation, which limits their use when changing the level of external illumination in a wide range.

Известен фотодатчик импульсного излучения, содержащий фотодиод, усилитель, источник питания, светодиод и интегратор, выход которого через резистор соединен с катодом фотодиода для компенсации фототока от внешней засветки, а переменное напряжение на фотодиоде от импульсов излучения выделяется усилителем (авторское свидетельство №1502967 от 23.08.1989 г., МПК G01J 1/44). Чувствительность этого фотодатчика к импульсам излучения ограничивается параллельным соединением входных сопротивлений усилителя, интегратора и резистора, через который компенсируется фототек от влияния внешней засветки.Known photosensitive pulsed radiation containing a photodiode, amplifier, power source, LED and integrator, the output of which is connected through a resistor to the cathode of the photodiode to compensate for the photocurrent from external illumination, and the alternating voltage on the photodiode from the radiation pulses is allocated by the amplifier (copyright certificate No. 1502967 from 23.08. 1989, IPC G01J 1/44). The sensitivity of this photosensor to radiation pulses is limited by the parallel connection of the input resistances of the amplifier, integrator and resistor, through which the photo flow from the influence of external illumination is compensated.

Известен также фотодатчик импульсного излучения, содержащий источник напряжения, фотодиод, катод которого подключен к инвертирующему входу усилителя, и полевой транзистор, затвор которого через резистор соединен с выходом дифференциального усилителя (патент РФ №2193761 от 27.11.2002 г., МПК G01J 1/44). В этом устройстве полевой транзистор шунтирует фотодиод при повышении выходного напряжения усилителя, что приводит к уменьшению чувствительности фотодатчика к импульсному излучению при изменении величины внешней засветки.Also known is a pulsed photosensor containing a voltage source, a photodiode, the cathode of which is connected to the inverting input of the amplifier, and a field effect transistor, the gate of which is connected through a resistor to the output of the differential amplifier (RF patent No. 2193761 from 11/27/2002, IPC G01J 1/44 ) In this device, the field-effect transistor shunts the photodiode when the output voltage of the amplifier increases, which leads to a decrease in the sensitivity of the photosensor to pulsed radiation when the magnitude of the external illumination changes.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является фотодатчик импульсного излучения, содержащий источник напряжения, резисторы, фотодиод, катод которого подключен к первому резистору, интегратор на операционном усилителе со вторым резистором на инвертирующем входе и конденсатором в цепи обратной связи, и полевой транзистор (патент РФ №2559331 от 30.04.2014 г., МПК G01J 1/44). В этом устройстве полевой транзистор применен для компенсации постоянного фототока, вырабатываемого фотодиодом при наличии внешней засветки.The closest in technical essence to the proposed invention (prototype) is a pulsed photosensor containing a voltage source, resistors, a photodiode whose cathode is connected to the first resistor, an integrator on an operational amplifier with a second resistor at the inverting input and a capacitor in the feedback circuit, and a field transistor (RF patent No. 2559331 dated 04/30/2014, IPC G01J 1/44). In this device, a field effect transistor is used to compensate for the constant photocurrent generated by the photodiode in the presence of external illumination.

В данной области техники существует техническая проблема, заключающаяся в том, в известных фотодатчиках их чувствительность изменяется в зависимости от уровня внешней засветки, что приводит к нелинейности характеристики преобразования и к уменьшению точности таких устройств.In the art there is a technical problem, namely, in known photosensors, their sensitivity varies depending on the level of external illumination, which leads to non-linearity of the conversion characteristics and to a decrease in the accuracy of such devices.

Техническая проблема решается созданием фотодатчика импульсного излучения, обеспечивающего при его использовании повышение чувствительности и точности преобразования к импульсному излучению при высоком уровне внешней засветки.The technical problem is solved by creating a pulsed photosensor, which, when used, provides increased sensitivity and conversion accuracy to pulsed radiation at a high level of external illumination.

Эта техническая проблема решается тем, что фотодатчик импульсного излучения, содержащий источник напряжения, резисторы, фотодиод, катод которого подключен к первому резистору, интегратор на операционном усилителе с вторым резистором на инвертирующем входе и конденсатором в цепи обратной связи, согласно изобретению дополнен светодиодом, усилителем и управляемый генератором тока на МОП-транзисторе, сток которого подключен к катоду фотодиода и к инвертирующему входу усилителя, который через первый резистор соединен с его выходом и с инвертирующим входом интегратора. Выход интегратора подключен к затвору МОП-транзистора, исток которого через третий резистор соединен с источником напряжения, к которому через четвертый резистор подключены неинвертирующие входы усилителя и интегратора, а также анод светодиода, катод которого соединен с нулевой цепью и с анодом фотодиода. Выход усилителя является выходом устройства.This technical problem is solved in that the pulsed photosensor containing a voltage source, resistors, a photodiode whose cathode is connected to the first resistor, an integrator on an operational amplifier with a second resistor at the inverting input and a capacitor in the feedback circuit, is supplemented by an LED, an amplifier, and controlled by a current generator on a MOS transistor, the drain of which is connected to the cathode of the photodiode and to the inverting input of the amplifier, which is connected through its first resistor to its output and to rtiruyuschim input integrator. The integrator output is connected to the gate of the MOS transistor, the source of which through the third resistor is connected to a voltage source, to which the non-inverting inputs of the amplifier and integrator are connected through the fourth resistor, as well as the anode of the LED, the cathode of which is connected to the zero circuit and to the anode of the photodiode. The output of the amplifier is the output of the device.

Схема фотодатчика импульсного излучения приведена на чертеже.A diagram of a pulsed photosensor is shown in the drawing.

Фотодатчик импульсного излучения содержит фотодиод 1, светодиод 2, усилитель 3 с первым резистором 4 в цепи обратной связи, интегратор 5 на усилителе 6 с вторым резистором 7 и конденсатором 8, управляемый генератор тока 9 на МОП-транзисторе 10 с третьим резистором 11 в цепи истока, четвертый резистор 12 и выходную клемму источника напряжения 13. Анод фотодиода 1 и катод светодиода 2 подключены к нулевой цепи источника напряжения, а катод фотодиода 1 соединен с выходом управляемого генератора тока 9 и с инвертирующим входом усилителя 3. Неинвертирующие входы усилителя 3 и интегратора 5 подключены к аноду светодиода 2, который применен в качестве стабилизатора опорного напряжения UОП. Выходное напряжение UИ интегратора 5 подается на затвор МОП-транзистора 10 для регулирования тока стока IСП в зависимости от постоянного фототока IФП фотодиода 1. Выход усилителя 3 является выходом устройства.The pulsed photosensor contains a photodiode 1, LED 2, an amplifier 3 with a first resistor 4 in a feedback circuit, an integrator 5 on an amplifier 6 with a second resistor 7 and a capacitor 8, a controlled current generator 9 on a MOS transistor 10 with a third resistor 11 in the source circuit , the fourth resistor 12 and the output terminal of the voltage source 13. The anode of the photodiode 1 and the cathode of the LED 2 are connected to the zero circuit of the voltage source, and the cathode of the photodiode 1 is connected to the output of the controlled current generator 9 and with the inverting input of the amplifier 3. Non-inverting the inputs of the amplifier 3 and integrator 5 are connected to the anode of the LED 2, which is used as a stabilizer of the reference voltage U OP . The output voltage U And of the integrator 5 is supplied to the gate of the MOS transistor 10 to regulate the drain current I SP depending on the constant photocurrent I of the FP photodiode 1. The output of amplifier 3 is the output of the device.

Фотодатчик импульсного излучения работает следующим образом.A photosensor of pulsed radiation operates as follows.

Если на фотодиод 1 поступает поток света ΦХ, содержащий постоянную и импульсную составляющие излучения, то фотодиод 1 формирует сумму постоянного IФП и импульсного IФИ фототока, которая преобразуется в напряжение UВЫХ усилителем 3 с первым резистором 4 в цепи обратной связи. Постоянная составляющая этого напряжения интегрируется с помощью интегратора 5 на усилителе 6. Постоянная времени интегрирования зависит от сопротивления R7 резистора 7, емкости С8 конденсатора 8 и выбирается значительно больше длительности периода ТХ импульсов излучения:If photodiode 1 receives a light flux Φ X containing the constant and pulsed components of the radiation, then photodiode 1 forms the sum of the constant I FP and the pulsed I PH of the photocurrent, which is converted to the voltage U OUT by amplifier 3 with the first resistor 4 in the feedback circuit. The constant component of this voltage is integrated using the integrator 5 on the amplifier 6. The integration time constant depends on the resistance R 7 of the resistor 7, the capacitance C 8 of the capacitor 8 and is selected significantly longer than the duration of the period T X radiation pulses:

τИ=R7⋅С8>>ТХ.τ = R 7 and 8 ⋅S >> T X.

Выходное напряжение интегратора 5 изменяется по линейному закону UИ(t)=-UВЫХ⋅t/С8⋅R7 и подается на затвор МОП-транзистора 10, который с резистором 11 в цепи истока выполняет функцию управляемого генератора тока 9. Изменение напряжения UИ на выходе интегратора 5 увеличивает постоянный ток стока ICП МОП транзистора 10, которым компенсируется постоянная составляющая фототока IФП на катоде фотодиода 1. Регулирование тока стока IСП МОП транзистора 10 выполняется до полной компенсации влияния внешней засветки, пока этот ток не станет равным значению постоянного фототока IСП=IФП на катоде фотодиода 1.The output voltage of the integrator 5 changes linearly and U (t) = - U OUT ⋅t / C ⋅R 7 and 8 is supplied to the gate of the MOS transistor 10 which with resistor 11 in the source circuit performs the function of the controllable current generator 9. Voltage Change U And at the output of the integrator 5 increases the direct current drain I SP MOSFET transistor 10, which compensates for the constant component of the photocurrent I FP at the cathode of photodiode 1. The regulation of the drain current I SP MOSFET transistor 10 is performed until the influence of external illumination is completely compensated, until this current becomes equal significant th constant photocurrent I SP = I OP at the cathode of the photodiode 1.

Медленные изменения внешней засветки приводят к соответствующему регулированию тока стока ICП МОП-транзистора 10, который компенсирует низкочастотные изменения фототока IФП. Поэтому падение напряжения на фотодиоде 1 даже при большой внешней засветке, превышающей в сотни раз импульсы излучения, мало отличается от опорного напряжения UОП≈1,5 В, для получения которого применяется светодиод 2 с четвертым резистором 12, ограничивающим ток светодиода 2 на микроамперном уровне, исключающем его свечение и температурный нагрев при стабилизации опорного напряжения UОП.Slow changes in the external illumination lead to the corresponding regulation of the drain current I SP of the MOS transistor 10, which compensates for the low-frequency changes in the photocurrent I of the FP . Therefore, the voltage drop across the photodiode 1, even with a large external illumination exceeding hundreds of times the radiation pulses, differs little from the reference voltage U OP ≈1.5 V, for which LED 2 with a fourth resistor 12 is used, which limits the current of LED 2 at the microampere level , excluding its glow and temperature heating during stabilization of the reference voltage U OP .

В результате автоматической компенсации внешней засветки на выходе фотодатчика формируются импульсы напряжения UВЫХ=IФИ⋅R4, амплитуда которых пропорциональна импульсам фототока IФИ и сопротивлению R4 первого резистора 4, которым обеспечивается высокая чувствительность к импульсному излучению. Влияние внешней засветки ослабляется интегратором 5 в цепи отрицательной обратной связи фотодатчика, и при большом коэффициенте усиления KU3≥105 усилителя 3 влияние постоянного фототока IФП также ослабляется в K≥105 раз по сравнению с током IФИ от импульсов излучения.As a result of automatic compensation of external illumination, voltage pulses U OUT = I FI ⋅R 4 are formed at the output of the photosensor, the amplitude of which is proportional to the pulses of the photocurrent I FI and resistance R 4 of the first resistor 4, which ensures high sensitivity to pulsed radiation. The influence of external illumination is attenuated by the integrator 5 in the negative feedback circuit of the photosensor, and for a large gain K U3 ≥10 5 of amplifier 3, the influence of the constant photocurrent I of the FP is also attenuated by K≥10 5 times in comparison with the current I FI from radiation pulses.

Применение МОП транзистора 10 и усилителя 3 с малыми входными токами позволяет повысить чувствительность к импульсному излучению за счет применения первого резистора 4 с большим сопротивлением R4≥1 МОм.The use of a MOS transistor 10 and an amplifier 3 with small input currents makes it possible to increase the sensitivity to pulsed radiation due to the use of the first resistor 4 with a large resistance R 4 ≥1 MΩ.

Например, при выборе МОП транзистора 10 с пороговым напряжением UПОР≤1,0 В и резисторов 4 и 11 с сопротивлениями R4=1 МОм, R11=3 кОм амплитуда выходного напряжения фотоприемника составляет UВЫХ=1 В при импульсах фототока IФ=1 мкА, а постоянный фототок компенсируется до максимального значения IФП=300 мкА при напряжении питания UПИТ=5 В.For example, when choosing a MOS transistor 10 with a threshold voltage U POR ≤1.0 V and resistors 4 and 11 with resistances R 4 = 1 MOhm, R 11 = 3 kOhm, the amplitude of the output voltage of the photodetector is U OUT = 1 V for photocurrent pulses I Ф = 1 μA, and a constant photocurrent is compensated to a maximum value of I FP = 300 μA at a supply voltage U PIT = 5 V.

В отличие от прототипа, постоянная составляющая фототока IФП в предлагаемом устройстве компенсируется током стока МОП-транзистора 10, сопротивление стока которого превышает единицы-десятки мегаом и практически не влияет на чувствительность и точность устройства независимо от внешней засветки. Кроме того, в предлагаемом устройстве нагрузка фотодатчика не оказывает влияния на характеристику преобразования, так как подключается к усилителю 3 с низким выходным сопротивлением (RВЫХ3≤1 Ом).In contrast to the prototype, the constant component of the photocurrent I FP in the proposed device is compensated by the drain current of the MOS transistor 10, the drain resistance of which exceeds several tens of megaohms and practically does not affect the sensitivity and accuracy of the device regardless of the external illumination. In addition, in the proposed device, the load of the photosensor does not affect the conversion characteristic, as it is connected to an amplifier 3 with a low output impedance (R OUT3 ≤1 Ω).

Для компенсации влияния внешней засветки при высокой чувствительности фотодатчика к импульсному излучению следует устанавливать постоянную времени интегратора 5 в зависимости от минимальной частоты ƒX min импульсов излучения по условию: τИ=R7⋅С8>>1/ƒX min.To compensate for the influence of external illumination at high sensitivity of the photosensor to pulsed radiation, the integrator time constant 5 should be set depending on the minimum frequency ƒ X min of radiation pulses according to the condition: τ И = R 7 ⋅С 8 >> 1 / ƒ X min .

Перечисленная новая совокупность существенных признаков - введение управляемого генератора тока на МОП-транзисторе, ток которого регулируется интегратором, и компенсация внешней засветки за счет применения общей цепи отрицательной обратной связи по постоянному току - обеспечивает повышение чувствительности и точности преобразования к импульсному излучению при высоком уровне внешней засветки.The listed new set of essential features - the introduction of a controlled current generator on a MOS transistor, the current of which is regulated by an integrator, and compensation of external illumination through the use of a common negative feedback circuit for direct current - provides increased sensitivity and accuracy of conversion to pulsed radiation at a high level of external illumination .

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного способа условию патентоспособности «новизна».The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a set of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed method with the condition of patentability “novelty”.

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность влияния предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень».Search results for known solutions in this and related fields of technology in order to identify features that match the distinctive features of the claimed invention from the prototype have shown that they do not follow explicitly from the prior art. The prior art also did not reveal the popularity of the impact provided by the essential features of the claimed invention to achieve the specified technical result. Therefore, the claimed invention meets the condition of patentability "inventive step".

Промышленная применимость изобретения обусловлена тем, что оно может быть осуществлено с помощью современной элементной базы, с достижением указанного в изобретении назначения. Усилители 3 и 6 можно реализовать на одной микросхеме TS942 с током питания IПИТ≈2,5 мкА от источника напряжения UПИТ=5 В, которая работает в диапазоне частот до ƒm a x=10 кГц. При использовании предлагаемого фотодатчика в фотоприемнике импульсного излучения для систем волоконно-оптической связи целесообразно реализовать усилители 3 и 6 на одной микросхеме AD8032, содержащей два МОП-усилителя с однополярным напряжением питания и входными токами IВХ<1 нА, которые работают в частотной полосе до ƒMAX=80 МГц при общем токе потребления IПИТ=1,6 мА.The industrial applicability of the invention is due to the fact that it can be carried out using a modern elemental base, with the achievement of the destination specified in the invention. Amplifiers 3 and 6 can be implemented on a single TS942 chip with a supply current I PIT ≈ 2.5 μA from a voltage source U PIT = 5 V, which operates in the frequency range up to ƒ m a x = 10 kHz. When using the proposed photosensor in a pulsed photodetector for fiber-optic communication systems, it is advisable to implement amplifiers 3 and 6 on a single AD8032 chip containing two MOS amplifiers with a unipolar supply voltage and input currents I VX <1 nA, which operate in a frequency band up to ƒ MAX = 80 MHz with a total current consumption I PIT = 1.6 mA.

Экспериментально установлено, что увеличение уровня внешней засветки приводит к снижению чувствительности и коэффициента преобразования фотодатчика-прототипа относительно номинального значения, составляющего KПР=UВЫХ/IФ=1 В/мкА при нулевом значении постоянного фототока IФП=0. Изменение постоянной составляющей фототока в диапазоне IФП=10…100 мкА уменьшает коэффициент преобразования соответственно от 3,4 до 10,5%. При исключении сопротивления из цепи истока чувствительность понижается соответственно на 4,4-30,6%, а увеличение сопротивления резистора в схеме сужает диапазон компенсации влияния внешней засветки. Применение в заявляемом устройстве МОП-транзистора BST100 с пороговым напряжением UПОР≤2,0 В и двух усилителей на микросхеме TS942IN позволяет скомпенсировать влияние внешней засветки в диапазоне постоянного фототока 0≤IФП≤500 мкА при напряжении питания UПИТ=+5 В. Такой фотодатчик имеет высокую линейность характеристики преобразования, и при установке резисторов R1=R2=1 МОм, R3=10 кОм, R4=1 кОм амплитуда импульсов выходного напряжения составляет UВЫХ=1 В при импульсах фототока IФИ=1 мкА.It was experimentally established that an increase in the level of external illumination leads to a decrease in the sensitivity and conversion coefficient of the prototype photosensor relative to the nominal value of K PR = U OUT / I Ф = 1 V / μA at zero constant photocurrent I FP = 0. Changing the constant component of the photocurrent in the range I FP = 10 ... 100 μA reduces the conversion coefficient, respectively, from 3.4 to 10.5%. When the resistance is excluded from the source circuit, the sensitivity decreases by 4.4-30.6%, respectively, and an increase in the resistor resistance in the circuit narrows the range of compensation for the influence of external illumination. The use of the inventive device MOS transistor BST100 with a threshold voltage U POR ≤2.0 V and two amplifiers on the TS942IN chip allows you to compensate for the effect of external illumination in the constant photocurrent range 0≤I FP ≤500 μA with a supply voltage U PIT = + 5 V. Such a photosensor has a high linearity of the conversion characteristics, and when installing resistors R 1 = R 2 = 1 MOhm, R 3 = 10 kOhm, R 4 = 1 kOhm, the amplitude of the output voltage pulses is U OUT = 1 V for photocurrent pulses I FI = 1 μA .

Таким образом, при такой совокупности существенных признаков и при аналогичных параметрах потока излучения предлагаемый фотодатчик импульсного излечения обеспечивает значительный выигрыш в чувствительности и точности преобразования в широком диапазоне внешней засветки, что указывает на решение поставленной проблемы.Thus, with such a combination of essential features and with similar parameters of the radiation flux, the proposed pulsed healing photosensor provides a significant gain in sensitivity and conversion accuracy over a wide range of external illumination, which indicates a solution to the problem posed.

Claims (1)

Фотодатчик импульсного излучения, содержащий источник напряжения, резисторы, фотодиод, катод которого подключен к первому резистору, интегратор на операционном усилителе со вторым резистором на инвертирующем входе и с конденсатором в цепи обратной связи, отличающийся тем, что в него введены светодиод, усилитель и управляемый генератор тока на МОП-транзисторе, сток которого подключен к катоду фотодиода и к инвертирующему входу усилителя, который через первый резистор соединен с его выходом и с инвертирующим входом интегратора, а выход интегратора подключен к затвору МОП-транзистора, исток которого через третий резистор соединен с источником напряжения, к которому через четвертый резистор подключены неинвертирующие входы усилителя и интегратора, а также анод светодиода, катод которого соединен с нулевой цепью и с анодом фотодиода, при этом выход усилителя является выходом устройства.A pulse radiation photosensor containing a voltage source, resistors, a photodiode whose cathode is connected to the first resistor, an integrator on an operational amplifier with a second resistor at the inverting input and with a capacitor in the feedback circuit, characterized in that an LED, an amplifier, and a controlled generator are introduced into it current on the MOS transistor, the drain of which is connected to the cathode of the photodiode and to the inverting input of the amplifier, which is connected through its first resistor to its output and to the inverting input of the integrator, and the output and the tegrarator is connected to the gate of the MOS transistor, the source of which through the third resistor is connected to a voltage source, to which the non-inverting inputs of the amplifier and integrator are connected through the fourth resistor, as well as the anode of the LED, the cathode of which is connected to the zero circuit and to the anode of the photodiode, while the output of the amplifier is the output of the device.
RU2018103847A 2018-01-31 2018-01-31 Pulse radiation photo detector RU2673989C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103847A RU2673989C1 (en) 2018-01-31 2018-01-31 Pulse radiation photo detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018103847A RU2673989C1 (en) 2018-01-31 2018-01-31 Pulse radiation photo detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2673989C1 true RU2673989C1 (en) 2018-12-03

Family

ID=64603619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018103847A RU2673989C1 (en) 2018-01-31 2018-01-31 Pulse radiation photo detector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2673989C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1939594A2 (en) * 2006-12-27 2008-07-02 Samsung SDI Co., Ltd. Ambient light sensing circuit and flat panel display including ambient light sensing circuit
US20130256507A1 (en) * 2011-12-13 2013-10-03 Semiconductor Components Industries, Llc Photodetector circuit
RU2554681C1 (en) * 2014-03-26 2015-06-27 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Micropower photosensor
RU2559331C1 (en) * 2014-04-30 2015-08-10 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Variable optical radiation photosensor
US20160003674A1 (en) * 2013-02-26 2016-01-07 Société Française De Détecteurs Infrarouges - Sofradir Device for detecting electromagnetic radiation

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1939594A2 (en) * 2006-12-27 2008-07-02 Samsung SDI Co., Ltd. Ambient light sensing circuit and flat panel display including ambient light sensing circuit
US20130256507A1 (en) * 2011-12-13 2013-10-03 Semiconductor Components Industries, Llc Photodetector circuit
US20160003674A1 (en) * 2013-02-26 2016-01-07 Société Française De Détecteurs Infrarouges - Sofradir Device for detecting electromagnetic radiation
RU2554681C1 (en) * 2014-03-26 2015-06-27 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Micropower photosensor
RU2559331C1 (en) * 2014-04-30 2015-08-10 Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) Variable optical radiation photosensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1049912B1 (en) High-speed logarithmic photo-detector
US8901475B1 (en) Avalanche photodiode biasing system including a current mirror, voltage-to-current converter circuit, and a feedback path sensing an avalanche photodiode voltage
JP2006303524A (en) Bias voltage control circuit for avalanche photodiode and its adjusting method
CN111122693A (en) Photoionization detector and method for dynamically adjusting measuring range of detector
TW201621502A (en) Biasing voltage generating circuit for avalanche photodiode and related control circuit
US4436994A (en) Photomultiplier detector protection device and method
RU2673989C1 (en) Pulse radiation photo detector
RU2559331C1 (en) Variable optical radiation photosensor
JP2006513626A (en) Circuit arrangement and arrangement for a remote control receiver with a photodiode
US12000732B2 (en) Balanced light detector
US10495517B2 (en) Method for noncontact, radiation thermometric temperature measurement
US7075130B2 (en) Photosensitive device with low power consumption
RU2554681C1 (en) Micropower photosensor
RU2558282C1 (en) Frequency-selective photoconverter of optical radiation
KR100593929B1 (en) Switch mode power supply having auto voltage regulation function
US10806345B2 (en) Apparatus and method for monitoring a physiological parameter
US6933771B2 (en) Optically generated isolated feedback stabilized bias
US20230032783A1 (en) Resistance device, integrated circuit device, implantable device, and correction factor determining method
CN108073214B (en) Constant voltage generating device and measuring device
RU2627196C1 (en) Converter of optical radiation to width of voltage pulses
RU2778046C1 (en) Method for receiving optical pulses
SU1019412A1 (en) Direct current stabilizer
US20030155979A1 (en) Device comprising a symmetrical amplifier
JP3335927B2 (en) Optoelectronic circuit
KR20230088105A (en) Water quality sensing device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200201