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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Intégrateur photocourant microseconde avec interruption de phase de l'intégration. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / technologie infrarouge Le circuit présenté sur la figure 1 est un intégrateur de photocourant microseconde à deux voies avec un retard de phase du temps d'intégration, autrement dit, c'est un photodétecteur optique qui permet de détecter des impulsions optiques stroboscopiques de différents rapports cycliques et durées à partir de fractions de microsecondes à des dizaines de millisecondes sans ajuster la durée du temps d'intégration, puisque ce paramètre dépend de la phase du signal d'entrée, et de l'impulsion de réinitialisation de l'intégration ultérieure.
Deux canaux d'intégration A1 et A2 sont nécessaires pour le traitement ultérieur somme-différence du signal provenant de la sortie des intégrateurs. Ce circuit utilise un intégrateur de photocourant, le signal de sortie de l'intégrateur est proportionnel à la surface de la section limitée par l'amplitude de la tension et l'axe du temps, si le signal d'entrée est un courant continu, alors le signal de sortie est une tension inclinée croissante plan (Fig. 2a). Une intégration analogique précise est réalisée par les amplificateurs opérationnels A1 et A2 avec retour capacitif - C3 et C4. Les principales composantes des erreurs d'intégration sont déterminées par la tension de décalage zéro Ucm et les courants d'entrée de l'amplificateur opérationnel. Pour éliminer ce dernier, un amplificateur opérationnel a été utilisé comme intégrateur avec des étages d'entrée à transistors à effet de champ, car leurs grilles ne consomment pratiquement aucun courant et la totalité du photocourant généré par les photodiodes FD1 et FD2 traverse les condensateurs d'intégration C3 et C4 sur la figure 1, et le taux d'augmentation de la tension de sortie est déterminé par l'amplitude du photocourant. La tension de décalage du zéro Ucm peut provoquer une dérive importante de la tension de sortie et peut provoquer un faux fonctionnement du comparateur A3, ce qui entraînerait un dysfonctionnement du circuit. Par conséquent, une puce d'amplificateur opérationnel de Texas Instruments OPA350 a été utilisée comme intégrateur, qui a un niveau de décalage zéro du signal de sortie de quelques millivolts seulement et permet d'ajuster ce paramètre à l'aide des potentiomètres R7 et R8. Comme on le sait, la tension de sortie de l'intégrateur, obtenue au cours du processus d'intégration, ne diminue pas jusqu'à zéro avec un signal d'entrée nul ultérieur, mais continue de rester à un niveau donné en l'absence de photocourants d'entrée « parasites », et change autrement. et atteint la valeur maximale Uip. Pour compenser les photocourants d'entrée « parasites » apparaissant en l'absence d'impulsion stroboscopique, un optocoupleur combiné est utilisé, composé d'une photodiode connectée en polarité inversée et d'une LED - LED1, FD3 et LED2, FD4. Le réglage de la compensation est effectué par les potentiomètres R1 et R2 jusqu'à ce que le signal de sortie de l'intégrateur, en l'absence d'impulsion d'entrée, devienne une ligne horizontale ou zéro. Cela indique le bon fonctionnement de l'intégrateur, mais celui-ci rend quasiment impossible l'intégration correcte des signaux ultérieurs, puisque les mêmes conditions initiales sont nécessaires pour mesurer et comparer les impulsions optiques avant de les intégrer. Pour éliminer cet effet, la tension de sortie de l'intégrateur doit être périodiquement « réinitialisée » à Ucm. L'intégrateur utilise des touches de réinitialisation pour « réinitialiser », la puce DD1 sur la Fig. 1. K176KT1 ou K561KTZ, lorsqu'ils sont fermés, les condensateurs C3 et C4 sont déchargés et la tension de sortie chute jusqu'à la tension de polarisation nulle. Ici, le « bouton » de commande est l’entrée E1 et E2. En mode "reset" (la clé est fermée), les conditions initiales d'intégration sont définies. Un tel contact électronique et son circuit de charge ne sont pas connectés galvaniquement à la source du signal de commande. Pour générer une impulsion de réinitialisation, un circuit contenant une puce comparatrice A3 est utilisé, qui fonctionne comme suit. De la sortie 6 du premier intégrateur Fig. 1. le signal est fourni à un dispositif de comparaison - un comparateur, qui se déclenche lorsque le signal de référence et le signal de la sortie de l'intégrateur sont égaux, dont le niveau est de 20 mV, fig. 2a et 2b, et est réglé avec le potentiomètre R10. Par conséquent, une dérive importante du signal de sortie zéro de l'étage intégrateur précédent provoquerait un faux fonctionnement du comparateur et une défaillance du circuit. Le comparateur doit avoir un gain infiniment grand avec une absence totale de bruit dans le signal d'entrée et une petite dérive du zéro. Cette caractéristique peut être obtenue à l'aide d'un amplificateur à gain très élevé ; l'ampli opérationnel OPA350PA, qui peut fonctionner à partir d'une alimentation unipolaire, répond à ces exigences. La sortie est un signal TTL. Ensuite, le signal logique de sortie du comparateur va au circuit pour générer le retard de phase de l'impulsion de réinitialisation de l'intégrateur, Fig. 2b.
Étant donné que le retard de l'impulsion de réinitialisation de l'intégrateur ne doit pas dépendre de la fréquence du signal d'entrée, puisque les signaux stroboscopiques arrivant à l'entrée de l'intégrateur FD1 et FD2 ont donc des durées et des cycles de service différents, pour former le retard de l'impulsion de réinitialisation , la puce de minuterie numérique DD2 KR1006VI1 a été utilisée pour former le retard de phase de l'impulsion de réinitialisation. L'essence du circuit est que le condensateur C13 est chargé linéairement via les résistances R11 et R13 connectées en série et déchargé linéairement via la résistance R13. Avec l'arrivée d'un signal du comparateur, le processus de charge linéaire du condensateur commence à la tension Upor = 1/2 Upit. Lorsque cette valeur est atteinte, le condensateur commence à se décharger linéairement, même s'il y a un signal à l'entrée. Lorsque le condensateur est déchargé, un signal rectangulaire est généré à la sortie du microcircuit, c'est ce signal qui est le signal de retard de phase. Ce circuit forme un retard de phase φ et fonctionne de manière stable à 0<φ<180 degrés. Pour augmenter la plage de fréquence, il est préférable de prendre une capacité de condensateur de 1 µF. La résistance de la résistance R11 peut dans la plupart des cas être prise égale à 100 kOhm. Le déphasage se règle à l'aide du potentiomètre R13 et il vaut mieux choisir une valeur nominale de 100 kOhm. Ensuite, sur la base de la chute d'impulsion négative de la sortie de la minuterie, le multivibrateur en attente DD3 est démarré. En utilisant différentes valeurs des éléments R12 et C11, vous pouvez définir une durée de fonctionnement requise différente pour le multivibrateur. Le multivibrateur génère une impulsion d'une durée de 20 ms, Fig. 2g, fourni aux entrées de commande des clés électroniques E1 et E2 du microcircuit DD1, qui shuntent les capacités des intégrateurs C3 et C4, et réinitialisent les signaux aux sorties de 6 intégrateurs, créant ainsi les conditions initiales du traitement stroboscopique ultérieur des impulsions. À partir des sorties 6, des signaux d'intégrateur sont fournis pour un traitement ultérieur de différence totale. Auteur : Altaïr NTPC ; Publication : cxem.net
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