Fotoconvertitore FC202. Dati di riferimento

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Il fotoconvertitore FC202 è un microcircuito a base di silicio contenente su un chip un fotodiodo con un'area di 2x2 mm2 e un insieme di dispositivi ad accoppiamento di carica collegati in serie con esso. Il microcircuito è progettato per convertire (integrare) la corrente del fotodiodo nel suo livello di tensione equivalente. Una caratteristica del convertitore che lo distingue da dispositivi simili sono le sue caratteristiche di fotoconversione più elevate.

Strutturalmente, il fotoconvertitore è realizzato in una custodia rotonda in metallo-vetro 301.8-1 con otto conduttori rigidi (Fig. 1). Sul lato opposto ai terminali è presente un foro rotondo nel coperchio dell'alloggiamento per consentire l'accesso alla luce.

Il fotoconvertitore FC202 può essere utilizzato sia in sistemi elettro-ottici di precisione che in apparecchiature domestiche.

Pinout del convertitore: pin. 1 - substrato, terminale positivo della tensione di alimentazione; vyv. 2 - ingresso tensione di polarizzazione fotodiodo; vyv. 3 - impulso in ingresso per la fine del ciclo di accumulo della carica e l'inizio della lettura; vyv. 4 - ingresso impulsivo per la fine del ciclo di lettura; vyv. 5 - ingresso della tensione di drain iniziale; vyv. 6 - uscita; vyv. 7 - terminale negativo della tensione di alimentazione; vyv. 8 - gratuito.

Principali caratteristiche tecniche

• Intervallo spettrale di lavoro, nm......200...1100
• Coefficiente di conversione, V/W, non inferiore, ad una lunghezza d'onda della radiazione di 900 nm......2x1011
• Gamma dinamica, nientemeno...107
• Soglia di sensibilità in una singola banda di frequenza, W Hz-1/2, non peggiore......10-14
• Linearità di conversione,%, non peggiore......0,1
• Instabilità termica della sensibilità, %, non di più, a una lunghezza d'onda della radiazione di 300 nm......0,1
• Intervallo di tempo di integrazione della fotocorrente, ms......1...200
• Tensione di alimentazione, V ...... 12
• Limiti di variazione della tensione di uscita quando l'illuminazione del fotoconvertitore cambia dal minimo al massimo, V, non meno......6
• Livello di tensione oscura, V......3,5...6
• Consumo energetico, mW, non più di .....10

La sensibilità spettrale assoluta del fotoconvertitore FC202 nell'intervallo di lunghezze d'onda operative è mostrata in Fig. 2.

Per garantire il funzionamento del fotoconvertitore FC202 è necessario collegare ad esso, oltre alla tensione di alimentazione, due brevi impulsi di basso livello, uno all'ingresso F e l'altro a RG. Questi impulsi devono avere, in primo luogo, lo stesso periodo, poiché il suo valore determina il tempo del ciclo di integrazione della fotocorrente richiesto, e, in secondo luogo, uno spostamento (sfasamento) nel tempo. L'offset dell'impulso, più precisamente il tempo che intercorre tra la caduta dell'impulso positivo F e la caduta dell'impulso negativo RG, stabilisce l'intervallo durante il quale all'uscita del dispositivo sarà presente una tensione equivalente all'integrale della fotocorrente. Per il resto del tempo l'uscita sarà a un livello vicino alla tensione di buio.

Gli impulsi con i parametri richiesti possono essere generati utilizzando microcircuiti CMOS. Nella fig. La Figura 3 mostra una delle tante opzioni possibili per il circuito formatore di impulsi e la sua connessione al convertitore FC202.

Nella fig. La Figura 4 mostra i diagrammi dei segnali nei punti caratteristici del dispositivo.

L'oscillatore principale sugli inverter CMOS DD1.1, DD1.2 produce una sequenza continua di impulsi con una frequenza di circa 50 Hz, la cui forma è vicina a un "meandro". Due sequenze parafase vengono rimosse dal generatore. Uno dall'uscita dell'inverter DD1.2 viene fornito attraverso un circuito differenziatore R2C2 all'ingresso dell'inverter DD1.3, il secondo - dall'uscita dell'inverter DD1.1 attraverso un circuito differenziatore simile R3C3 - all'ingresso dell'inverter DD1.4. 7. In questo caso, i circuiti di differenziazione lungo la parte anteriore degli impulsi di ingresso formano brevi impulsi positivi con un'oscillazione fino a circa 1.3 V. All'uscita degli inverter DD1.4, DD15, impulsi negativi con una durata di circa XNUMX μs sono formati.

Arrivano agli ingressi F e RG del fotoconvertitore e ne controllano il funzionamento. Il loro periodo imposta il ciclo di integrazione della fotocorrente tt.i - circa 20 ms e lo spostamento temporale - la durata del segnale di uscita (tempo di esposizione) te - circa 10 ms. In generale, l'intervallo di spostamento temporale degli impulsi di clock sugli ingressi F e RG può essere impostato arbitrariamente, ma entro certi limiti, in base ai quali è costruito il circuito formatore di impulsi.

Ciò consente di impostare arbitrariamente il tipo (forma) del segnale di uscita, da impulsi brevi a un livello quasi costante. Nel caso in cui sia necessario ottenere la massima sensibilità di soglia possibile, anche il tempo di integrazione della fotocorrente (ciclo) dovrebbe essere massimo, ovvero il periodo dell'impulso sugli ingressi F e RG dovrebbe raggiungere 200 ms.

La tensione di alimentazione può anche essere modificata nell'intervallo da 5 a 15 V, ma allo stesso tempo, sia il livello di tensione oscura che i limiti per la modifica della tensione del segnale di uscita cambieranno di conseguenza, da circa 2 a 7 V. Se necessario, il livello di tensione di buio può essere facilmente portato a livello zero collegando il circuito VD1R5 all'uscita del fotoconvertitore. Il tipo di diodo zener dipende dal valore di polarizzazione; ad esempio, con una tensione di alimentazione di 12 V, è adatto un diodo zener KS168A.

Autore: O.Cherevan, San Pietroburgo

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