Fotoconversor FTS202. Data de referência

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O fotoconversor FC202 é um microcircuito à base de silício contendo em um chip um fotodiodo com área de 2x2 mm2 e um conjunto de dispositivos de carga acoplada conectados em série a ele. O microcircuito é projetado para converter (integrar) a corrente do fotodiodo em seu nível de tensão equivalente. Uma característica do conversor que o distingue de dispositivos similares são suas características de fotoconversão mais elevadas.

Estruturalmente, o fotoconversor é feito em uma caixa redonda de metal-vidro 301.8-1 com oito condutores de fio rígido (Fig. 1). Existe um orifício redondo na tampa da caixa no lado oposto aos terminais para acesso à luz.

Fotoconversor FTS202

O fotoconversor FC202 pode ser utilizado tanto em sistemas eletro-ópticos de precisão quanto em equipamentos domésticos.

Pinagem do conversor: pino. 1 - substrato, terminal positivo de tensão de alimentação; vyv. 2 - entrada de tensão de polarização do fotodiodo; vyv. 3 - pulso de entrada para final do ciclo de acumulação de carga e início da leitura; vyv. 4 - entrada de pulso para final do ciclo de leitura; vyv. 5 - entrada da tensão inicial de dreno; vyv. 6 - saída; vyv. 7 - terminal negativo de tensão de alimentação; vyv. 8 - grátis.

Principais características técnicas

Faixa espectral de trabalho, nm......200...1100
Coeficiente de conversão, V/W, não menos, em um comprimento de onda de radiação de 900 nm......2x1011
Alcance dinâmico, não menos......107
Limiar de sensibilidade em uma única banda de frequência, W Hz-1/2, não pior......10-14
Linearidade de conversão, %, não pior......0,1
Instabilidade de sensibilidade à temperatura, %, não mais, em um comprimento de onda de radiação de 300 nm......0,1
Intervalo de tempo de integração da fotocorrente, ms......1...200
Tensão de alimentação, V ...... 12
Limites de mudança na tensão de saída quando a iluminação do fotoconversor muda do mínimo para o máximo, V, não menos......6
Nível de tensão escuro, V......3,5...6
Consumo de energia, mW, não superior a ..... 10

A sensibilidade espectral absoluta do fotoconversor FC202 na faixa de comprimento de onda operacional é mostrada na Fig. 2.

Fotoconversor FTS202

Para garantir o funcionamento do fotoconversor FC202, é necessário conectar a ele, além da tensão de alimentação, dois pulsos curtos de baixo nível, um para a entrada F e outro para RG. Esses pulsos devem ter, em primeiro lugar, o mesmo período, pois seu valor determina o tempo de ciclo de integração da fotocorrente necessário e, em segundo lugar, um deslocamento (mudança de fase) no tempo. O deslocamento do pulso, mais precisamente, o tempo entre a queda positiva do pulso F e a queda negativa do pulso RG, define o intervalo durante o qual uma tensão equivalente à integral da fotocorrente estará presente na saída do dispositivo. No resto do tempo, a saída estará em um nível próximo à tensão escura.

Pulsos com os parâmetros exigidos podem ser gerados usando microcircuitos CMOS. Na Fig. A Figura 3 mostra uma das muitas opções possíveis para o circuito modelador de pulso e sua conexão ao conversor FC202.

Fotoconversor FTS202

Na Fig. A Figura 4 mostra diagramas de sinais em pontos característicos do dispositivo.

Fotoconversor FTS202

O oscilador mestre nos inversores CMOS DD1.1, DD1.2 produz uma sequência contínua de pulsos com frequência de cerca de 50 Hz, cujo formato se aproxima de um “meandro”. Duas sequências de paráfase são removidas do gerador. Um da saída do inversor DD1.2 é fornecido através de um circuito diferenciador R2C2 para a entrada do inversor DD1.3, o segundo - da saída do inversor DD1.1 através de um circuito diferenciador semelhante R3C3 - para a entrada do inversor DD1.4. 7. Neste caso, os circuitos diferenciadores ao longo da frente dos pulsos de entrada formam pulsos positivos curtos com oscilação de até aproximadamente 1.3 V. Na saída dos inversores DD1.4, DD15, pulsos negativos com duração de cerca de XNUMX μs são formados.

Eles chegam às entradas F e RG do fotoconversor e controlam seu funcionamento. Seu período define o ciclo de integração da fotocorrente tt.i - cerca de 20 ms, e o deslocamento de tempo - a duração do sinal de saída (tempo de exposição) te - cerca de 10 ms. Em geral, o intervalo de mudança de tempo dos pulsos de clock nas entradas F e RG pode ser definido arbitrariamente, mas dentro de certos limites, segundo os quais o circuito modelador de pulso é construído.

Isso torna possível definir arbitrariamente o tipo (formato) do sinal de saída - de pulsos curtos a um nível quase constante. Caso seja necessário obter o maior limiar de sensibilidade possível, o tempo de integração da fotocorrente (ciclo) também deve ser máximo, ou seja, o período de pulso nas entradas F e RG deve atingir 200 ms.

A tensão de alimentação também pode ser alterada na faixa de 5 a 15 V, mas ao mesmo tempo, tanto o nível de tensão escuro quanto os limites para alterar a tensão do sinal de saída mudarão de acordo - de aproximadamente 2 a 7 V. Se necessário, o nível de tensão escuro pode ser facilmente alterado para o nível zero conectando o circuito VD1R5 à saída do fotoconversor. O tipo de diodo zener depende do valor de polarização; por exemplo, com uma tensão de alimentação de 12 V, um diodo zener KS168A é adequado.

Autor: O.Cherevan, São Petersburgo

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