[其他]光電讀數放大器

無效

• 申請號: 87103662
• 申請日: 1987-05-16
• 公開（公告）號: CN87103662A
• 公開（公告）日: 1988-12-07
• 發明（設計）人: 夏立新;肖休仲;馬振亞
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京天文儀器廠
• 主分類號: G08C19/36
• 分類號: G08C19/36;H03F17/00
• 代理公司: 中國科學院南京專利事務所
• 代理人: 高龍鑫,李紀昌

本發明涉及一種接收光信號的電子讀數放大器，特別是光柵編碼器的光電讀數放大器。

為了使光信號變成電信號，通常是把光信號照射到光電器件上，光電器件就輸出響應光信號的電信號。光電器件有光電池、光電二極管和光電三極管。目前西德海登哈因（Heidenhain）公司制造的光電讀數放大器中的光電器件就利用了光電池;我國上海水平儀器廠生產的光電讀數放大器中的光電器件則利用了光電三極管。由于光電池和光電三極管的頻率響應低，因此其應用范圍就受到了很大的限制。光電二極管頻響高，但其產生的電信號非常小，一般只有50mv左右，對于這樣小的信號來說，是沒有實際意義的，解決這一問題的辦法通常是外接偏壓，使光電二極管產生的電信號增強，同時再后續一個放大電路。但外接偏壓后，輸出的電信號就載在某一直流電平上。由于光柵的結構和不可避免的缺陷，這種直流電平不是恒值，在高頻情況下，電平變化幅度接近或超過光電二極管所產生的電信號幅值，這樣就使光電二極管產生的電信號損失精度，甚至失效，所以目前國內的光柵編碼器的運轉速度和頻響都較低，精度較差。

本發明的任務是設計一種光電讀數放大器，它可以克服上述光電讀數放大器的缺點，主要是能在沒有外接偏壓的條件下獲得大幅度的響應光信號的電信號，同時能較為有效地消除直流電平的漂移和干擾，又能使后續放大電路更為簡單。

本發明是通過以下方式實現的，選用光電二極管作為光電器件，其關鍵在于將兩只接收相位差為180°的同頻光信號的光電二極管交差對接，使一只光電二極管的P極與另一只光電二極管的N極連接，其結果是在有光信號輸入時第一只光電二極管的結電場成為第二只光電二極管的外偏壓;第二只光電二極管加強了的電場又成為第一只光電二極管的外偏壓。這樣，在不外接偏壓的情況下便使兩只光電二極管在瞬間都達到外接偏壓時的光電轉換效果，輸出放大了的電信號。由于兩只光電二極管同時承受光柵結構和缺陷的影響，交差對接后干擾直流電平互相抵消，因而放大了的合成信號直流電平接近恒值。上述兩只交差對接的光電二極管應該是同型號的，最好至少有一只光電二極管的受光強度可以調節，以改變光電讀數放大器輸出信號直流電平的大小，甚至可以把光電讀數放大器輸出信號的直流電平消除掉。為了使兩只交差對接的光電二極管能較好地放大信號，可選用2CU型光電二極管。

下面將結合附圖對本發明進一步詳述。

圖1是本發明中光電二極管交差對接的示意圖。

圖中A和B為同頻變化的二束光線，其相位差為180°，兩只同型號的光電二極管〔1〕和〔3〕交差對接，光電二極管〔1〕的P極與光電二極管〔3〕的N極相連接，光電二極管〔1〕的N極與光電二極管〔3〕的P極相連接，擋光原件〔4〕和〔5〕分別設置在光電二極管〔1〕和〔3〕的前面，用以調節光線A和B的強度。光電二極管在沒有交差對接時，每一只光電二極管〔1〕或〔3〕響應光信號的電信號在負載〔2〕上僅有50mv左右，交差對接以后，在負載〔2〕上有600mv到850mv的電信號。光信號頻率在50KHz以下時，輸出信號的幅值幾乎不變，在100KHz時，輸出的電信號仍足以精確地驅動后續電路。

本發明具有光電二極管高頻響的優點，又能在不外接偏壓的情況下獲得大幅度的響應光信號的電信號。采用這種光電讀數放大器的光柵編碼器，頻率響應高、精度高、運轉速度高、溫度穩定性好、后續電路簡單可靠。所用的光電二極管在市場上可以買到，安裝調試簡便，成本較低。