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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Integrador fotocorrente de microssegundos com interrupção de integração com retardo de fase. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / tecnologia infravermelha O circuito mostrado na Figura 1 é um integrador de fotocorrente de microssegundos de dois canais com atraso de fase da duração da integração, ou seja, é um fotodetector óptico que permite detectar pulsos ópticos estroboscópicos de diferentes ciclos de trabalho e durações de frações de microssegundos a dezenas de milissegundos sem ajustar a duração do tempo de integração, pois este parâmetro depende da fase do sinal de entrada, seguido de um pulso de reset de integração.
Dois canais de integração A1 e A2 são necessários para o subseqüente processamento soma-diferença do sinal da saída dos integradores. Neste circuito, é utilizado um integrador de fotocorrente, o sinal de saída do integrador é proporcional à área da seção limitada pela amplitude da tensão e pelo eixo do tempo, se o sinal de entrada for de corrente contínua, então o sinal de saída é um plano de tensão inclinado crescente (Fig. 2a). A integração analógica exata é realizada por OA A1 e A2 com OS capacitivo - C3 e C4. Os principais componentes dos erros de integração são devidos à tensão de polarização zero Ucm e às correntes de entrada do amplificador operacional. Para eliminar este último, foi utilizado um amplificador operacional como integrador com estágios de entrada de transistor de efeito de campo, uma vez que suas portas praticamente não consomem corrente, e toda a fotocorrente gerada pelos fotodiodos PD1 e PD2 flui pelas capacitâncias integradoras C3 e C4 Fig. 1, e a taxa de aumento da tensão de saída é determinada pelo valor da fotocorrente. A tensão de deslocamento zero Ucm pode causar um desvio significativo na tensão de saída e pode causar operação falsa do comparador A3, o que levaria a um mau funcionamento do circuito. Portanto, como integrador, foi utilizado um chip amplificador operacional da Texas Instruments OPA350, que possui um nível de offset zero do sinal de saída de apenas alguns milivolts e permite ajustar esse parâmetro usando os potenciômetros R7 e R8. Como se sabe, a tensão de saída do integrador alcançada durante o processo de integração não diminui para zero no sinal de entrada zero subsequente, mas continua a permanecer em um determinado nível na ausência de fotocorrentes de entrada "parasitárias", caso contrário, muda e atinge o valor máximo Uip. Para compensar as fotocorrentes de entrada "parasitárias" que ocorrem na ausência de um pulso estroboscópico, é utilizado um optoacoplador combinado, composto por um fotodiodo conectado em polaridade reversa e um LED - SD1, PD3 e SD2, PD4. O ajuste de compensação é realizado pelos potenciômetros R1 e R2 até que o sinal de saída do integrador na ausência de um pulso de entrada se torne uma linha horizontal ou zero. Isso indica o funcionamento correto do integrador, mas este último torna praticamente impossível integrar corretamente os sinais subsequentes, uma vez que as mesmas condições iniciais são necessárias para medir e comparar os pulsos ópticos antes de integrá-los. Para eliminar este efeito, a tensão de saída do integrador deve ser periodicamente "reiniciada" para Ucm. No integrador para as teclas de reset "reset" são usadas, o microcircuito DD1 na fig. 1. K176KT1 ou K561KTZ, no fechamento do qual as capacitâncias C3 e C4 são descarregadas e a tensão de saída cai para a tensão de polarização zero. Aqui, o "botão" de controle é a entrada E1 e E2. No modo "reset" (a tecla está fechada), as condições iniciais de integração são definidas. Tal contato eletrônico e seu circuito de carga não são conectados galvanicamente à fonte do sinal de controle. Para gerar um pulso de reset, é utilizado um circuito que contém um chip comparador A3, que opera da seguinte forma. Da saída 6 do primeiro integrador na Fig. 1. O sinal é alimentado ao comparador, que é acionado quando o sinal de referência e o sinal da saída do integrador são iguais, cujo nível é de 20 mV, fig. 2a e 2c, e é ajustado pelo potenciômetro R10. Portanto, um desvio de zero significativo do sinal de saída do estágio anterior do integrador causaria operação falsa do comparador e falha do circuito. O comparador deve ter um ganho infinitamente grande sem ruído no sinal de entrada e baixa deriva de zero. Tal característica pode ser obtida usando um amplificador com ganho muito alto, esses requisitos são atendidos pelo amplificador operacional OPA350RA, que tem a capacidade de operar a partir de uma fonte de alimentação unipolar. A saída é um sinal TTL. Em seguida, o sinal lógico de saída do comparador é alimentado ao circuito para formar o atraso de fase do pulso de reinicialização do integrador, fig. 2b.
Como o atraso do pulso de reset do integrador não deve depender da frequência do sinal de entrada, pois os sinais estroboscópicos que chegam na entrada do integrador PD1 e PD2 possuem durações e ciclos de trabalho diferentes, portanto, para formar o atraso do pulso de reset , o chip DD2 do temporizador digital KR1006VI1 foi usado para formar o atraso de fase do pulso de reset. A essência da operação do circuito é que o capacitor C13 é carregado linearmente através dos resistores conectados em série R11 e R13, descarregados linearmente através do resistor R13. Com a chegada de um sinal do comparador, inicia-se o processo de carregamento linear do capacitor até a tensão Upor=1/2 Upit. Quando este valor é alcançado, o capacitor começa a descarregar linearmente, mesmo que haja sinal na entrada. Quando o capacitor é descarregado, um sinal retangular é gerado na saída do microcircuito; é este sinal que é o sinal de atraso de fase. Este circuito gera um atraso de fase φ e funciona de forma estável em 0<φ<180 graus. Para aumentar a faixa de frequência, a capacitância do capacitor é melhor tomar 1 uF. A resistência do resistor R11 na maioria dos casos pode ser igual a 100 kOhm. A mudança de fase é corrigida com um potenciômetro R13 e é melhor escolher um valor de 100 kOhm. Além disso, na borda negativa do pulso da saída do temporizador, o multivibrador DD3 em espera é iniciado. Usando diferentes valores dos elementos R12 e C11, você pode definir outro tempo necessário para o funcionamento do multivibrador. O multivibrador gera um pulso com duração de 20 ms, fig. 2d, fornecido às entradas de controle das chaves eletrônicas E1 e E2 do microcircuito DD1, desviando as capacitâncias dos integradores C3 e C4 e redefinindo os sinais nas saídas de 6 integradores, criando assim as condições iniciais para o processamento dos pulsos estroboscópicos subsequentes . Das saídas 6, os sinais dos integradores são recebidos para posterior processamento da diferença total. Autor: Altair NTPC; Publicação: cxem.net
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