SU618851A1

SU618851A1 - Optoelectronic switching apparatus

Info

Publication number: SU618851A1
Application number: SU772438211A
Authority: SU
Inventors: Вадим Алексеевич Горохов; Валерий Сергеевич Рыбаков; Владимир Николаевич Петухов
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Электротехнический Институт Связи
Priority date: 1977-01-04
Filing date: 1977-01-04
Publication date: 1978-08-05

Description

Изобретение относитс к полупроводниковой автоматике и вычислительной технике , может найти применение, например, в оптоэлектронных лини х св зи.The invention relates to semiconductor automation and computing, can be used, for example, in optoelectronic communication lines.

Известны оптоэлектронные коммутаторы , содержащие фотодиодный оптрон, соответствующие выводы светодиода которого соединены с выходом блока управлени , а катод фотодиода соединен со входом усилител 1.Optoelectronic switches are known, which contain a photodiode optocoupler, the corresponding terminals of the LED of which are connected to the output of the control unit, and the cathode of the photodiode is connected to the input of the amplifier 1.

Больща чувствительность таких коммутаторов к повышению под действием высокой температуры тока утечки фотодиода и деградации коэффициента передачи фотодиодного оптрона приводит к снижению их надежности .The greater sensitivity of such switches to increasing under the action of the high temperature of the leakage current of the photodiode and the degradation of the photodiode optocoupler transmission coefficient leads to a decrease in their reliability.

Наиболее близок к предлагаемому оптоэлектронный коммутатор, содержащий два фотодиодных оптрона, соответствующие выводы светодиодов которых соединены с инверсным и неинверсным выходами блока управлени , а точка соединени анода первого и катода второго фотодиодов св зана со входом усилител 2.Closest to the proposed optoelectronic switch containing two photodiode optocouplers, the corresponding LED outputs of which are connected to the inverse and non-inverse outputs of the control unit, and the connection point of the anode of the first and cathode of the second photodiode is connected to the input of amplifier 2.

Этот коммутатор малонадежен вследствие высокой чувствительности к деградации коэффициента передачи фотодиодных оптронов под действием различных эксплуатационных факторов, например, высоких температур , длительной эксплуатации.This switch is unreliable due to the high sensitivity to the degradation of the transmission coefficient of photodiode optocouplers under the influence of various operational factors, such as high temperatures, long-term operation.

С целью повышени надежности в оптоэлектронный коммутатор, содержащий два фотодиодных оптрона, соответствующие выводы светодиодов которых соединены с инверсным и неинверсным выходами блока управлени , а точка соединени анода первого и катода второго фотодиодов св зана со входом усилител , введены два полевых транзистора с п и р каналами, истоки которых св заны с точкой соединени анода первого и катода второго фотодиодов, затворы - с точкой соединени катода первого и анода второго фотодиодов, стоки - с соответствующими щинами питани , а светодиоды оптроНов включены встречно-параллельно.In order to increase reliability, an optoelectronic switch containing two photodiode optocouplers, the corresponding LED outputs of which are connected to the inverse and non-inverted outputs of the control unit, and the junction point of the first and cathode second photodiodes are connected to the amplifier input, two field-effect transistors with n and p channels whose sources are connected with the point of connection of the anode of the first and cathode of the second photodiodes, the gates - with the point of connection of the cathode of the first and the anode of the second photodiodes, drains - with the corresponding pit and photocouplers and LEDs included in antiparallel.

Блок управлени содержит первый неинвертирующнй усилитель, выход которого через резистор соединен с неинверсным выходом блока управлени , вход - с его входом и через инвертирующий усилитель - со входом второго неинвертирующего усилител , выход которого соединен с инверсным выходом блока управлени .The control unit contains the first non-inverting amplifier, the output of which is connected via a resistor to the non-inverted output of the control unit, the input to its input and through an inverting amplifier to the input of the second non-inverting amplifier whose output is connected to the inverted output of the control unit.

На фиг. 1 приведена схема оптоэлектронного коммутатора; на фиг. 2 - вариант построени блока управлени .FIG. 1 shows a diagram of an optoelectronic switch; in fig. 2 is a variant of building a control unit.

Коммутатор содержит два фотодиодных оптрона 1, 2, соответствующие выводы светодиодов 3, 4 которых соединены с инверсным 5 и неинверсным 6 выходами блока управлени 7. Точка соединени катода фотодиода 8 и анода фотодиода 9 св зана с затворами полевых транзисторов 10 (с каналом п) и 11 (с каналом р), истоки которых св заны с точкой соединени анода первого и катода второго фотодиодов, затворы - с точкой соединени катода первого и анода второго фотодиодов , а стоки - с соответствующими шинами источника питани 12. Выходом коммутатора вл етс выход усилител 13, вход которого подключен к точке соединени истоков полевых транзисторов.The switch contains two photodiode optocouplers 1, 2, the corresponding leads of LEDs 3, 4 of which are connected to the inverse 5 and non-inverse 6 outputs of the control unit 7. The connection point of the cathode of the photodiode 8 and the anode of the photodiode 9 is connected to the gates of the field-effect transistors 10 (with the channel n) and 11 (with channel p) whose sources are connected to the point of connection of the anode of the first and cathode of the second photodiodes, gates to the point of connection of the cathode of the first and anode of the second photodiodes, and drains with the corresponding power supply busses 12. The output of the switch is output a silicon 13, the input of which is connected to the connection point of the sources of field-effect transistors.

Блок управлени коммутатора содержит неинвертирующий усилитель 14, выход которого через резистор 15 соединен с неинверсным выходом блока управлени . Вход этого усилител соединен со входом блока управлени и через инвертирующий усилитель 16 - со входом неинвертирующего усилител 17, выход которого соединен с инверсным выходом блока управлени .The switch control unit contains a non-inverting amplifier 14, the output of which through a resistor 15 is connected to a non-inverted output of the control unit. The input of this amplifier is connected to the input of the control unit and through the inverting amplifier 16 to the input of the non-inverting amplifier 17, the output of which is connected to the inverse output of the control unit.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При низком потенциале на входе коммутатора на неинверсном выходе 6 блока управлени 7 также присутствует низкий потенциал , а на инверсном выходе 5 - высокчй потенциал. Фотодиод 8 освещен светодиодом 4, так как через этот светодиод протекает ток, величина которого определ етс сопротивлением резистора 15. Светодиод 3 в этом случае смещен в обратном направлении, и фотодиод 9 затемнен. ФотоЭДС фотодиода 8 закрывает полевой транзистор10 . Полевой транзистор 11 открыт, входной электрод усилител 13 подключен к отрицательному полюсу источника питани 12, напр жение на входе усилител 13 равно нулю.With a low potential at the input of the switch at the non-inverse output 6 of the control unit 7 there is also a low potential, and at the inverse output 5 there is a high potential. Photodiode 8 is illuminated by LED 4, since a current flows through this LED, the value of which is determined by the resistance of resistor 15. LED 3 in this case is displaced in the opposite direction, and photodiode 9 is darkened. The photo-emf of the photodiode 8 closes the field-effect transistor 10. The field-effect transistor 11 is open, the input electrode of the amplifier 13 is connected to the negative pole of the power source 12, the voltage at the input of the amplifier 13 is zero.

При поступлении i.a вход коммутатора высокого потенциала на неинверсном выходе 6 по вл етс высокий потенциал, а на инверсном 5 - низкий. Через светодиод 3 протекает ток, и фотодиод 9 освещаетс . Светодиод 4 при этом смещаетс в обратном направлении, фотодиод 8 затемнен. ФотоЭДС с)отодиода 9 закрывает транзистор 11. Транзистор 10 открываетс , выходной электрод усилител 13 подключаетс к положительному полюсу источника питани 12, иWhen i.a arrives, the input of the high potential switch on the non-inverse output 6 appears high, and on the inverse 5 it appears low. A current flows through the LED 3 and the photodiode 9 is illuminated. The LED 4 is then shifted in the opposite direction, the photodiode 8 is darkened. The photo-emf c) of the diode 9 closes the transistor 11. The transistor 10 opens, the output electrode of the amplifier 13 is connected to the positive pole of the power source 12, and

Г7G7

JJ

LL

уровень сигнала на выходе коммутатора измен етс .the signal level at the output of the switch varies.

Использование фотодиодов в режиме генератора фотоЭДС позвол ет существенно повысить надежность оптоэлектронного коммутатора , так как величина фотоЭДС находитс в логарифмической зависимости от величины потока излучени светодиодов и чувствительность коммутатора к деградации параметров светодиодов снижаетс .The use of photodiodes in the photo-emf generator mode makes it possible to significantly increase the reliability of an optoelectronic switch, since the value of photo-emf is in logarithmic dependence on the magnitude of the emitting diode flux and the sensitivity of the switch to degradation of the parameters of the LEDs.

Возможен и другой вариант построени устройства управлени 7 (фиг. 2). Однако в этом случае дл подключени светодиодов требуетс не двухпроводна соединительна лини , а трехпроводна .Another variant of building control device 7 (Fig. 2) is also possible. However, in this case, the connection of the LEDs requires not a two-wire connecting line, but a three-wire one.

Claims

1. An optoelectronic switch containing two photodiode optocouplers, the corresponding LED outputs of which are connected to the inverse and non-inverted outputs of the control unit, and the point of connection of the anode of the first and cathode of the second photodiodes is connected to the amplifier input, characterized in that Two field-effect transistors with p and p channels are introduced, the sources of which are connected with the anode connection point of the first and cathode of the second photodiodes, the gates - with the connection point of the cathode of the first and the anode of the second photodiodes, drains - schinami relevant power, and the LEDs of optocouplers included in antiparallel.

2. The switch according to claim 1, characterized in that the control unit comprises a first 5 non-inverting amplifier, the output of which is connected through a resistor to the non-inverted output of the control unit, the input to its input and through an inverting amplifier to the input of a second non-inverting amplifier whose output is connected with inverse output of the control unit.

Sources of information taken into account in the examination:

1. Avtonomov, V.A., et al. A High-Speed Optoelectronic Switch. “Electron Technology, Ser. 6, "Microelectronics, vol. 2, 1971.

2. USSR author's certificate number 439921, cl. H 03 K 17/78, 1973.