Fotokonverter FTS202. Vergleichsdaten

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Referenzmaterialien

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Der Fotokonverter FTS202 ist eine Mikroschaltung auf Siliziumbasis, die eine Fotodiode mit einer Fläche von 2x2 mm2 und eine damit in Reihe geschaltete Einheit ladungsgekoppelter Elemente auf einem Chip enthält. Die Mikroschaltung ist so konzipiert, dass sie den Strom der Fotodiode in einen äquivalenten Spannungspegel umwandelt (integriert). Ein charakteristisches Merkmal des Konverters, das ihn von ähnlichen Geräten unterscheidet, sind höhere Photokonvertierungseigenschaften.

Strukturell besteht der Fotokonverter aus einem runden Glas-Metall-Gehäuse 301.8-1 mit acht starren Drahtleitungen (Abb. 1). Im Gehäusedeckel ist auf der den Anschlüssen gegenüberliegenden Seite ein rundes Loch für den Lichtzugang vorgesehen.

Der Fotokonverter FTS202 kann sowohl in elektronenoptischen Präzisionssystemen als auch in Haushaltsgeräten eingesetzt werden.

Pinbelegung des Konverters: Pin. 1 - Substrat, positiver Ausgang der Versorgungsspannung; Stift. 2 - Vorspannungseingang der Fotodiode; Stift. 3 - Eingabe des Impulses zum Ende des Ladungsakkumulationszyklus und zum Beginn des Lesens; Stift. 4 - Eingabe des Impulses am Ende des Lesezyklus; Stift. 5 - Eingang der anfänglichen Drain-Spannung; Stift. 6 - Ausgang; Stift. 7 - negativer Ausgang der Versorgungsspannung; Stift. 8 - kostenlos.

Wichtigste technische Merkmale

• Arbeitsspektralbereich, nm......200...1100
• Umwandlungskoeffizient, V/W, nicht kleiner, bei Strahlungswellenlänge 900 nm......2x1011
• Dynamikbereich, nicht weniger......107
• Empfindlichkeitsschwelle in einem einzelnen Frequenzband, W·Hz-1/2, nicht schlechter......10-14
• Linearität der Konvertierung, % nicht schlechter......0,1
• Temperaturinstabilität der Empfindlichkeit, %, nicht mehr, bei einer Wellenlänge von 300 nm......0,1
• Zeitintervall der Photostromintegration, ms......1...200
• Versorgungsspannung, V ...... 12
• Die Grenzen der Ausgangsspannung ändern sich, wenn die Beleuchtung des Fotokonverters vom Minimum zum Maximum wechselt, V, nicht weniger als ...... 6
• Dunkelspannungspegel, V......3,5...6
• Stromverbrauch, mW, nicht mehr als ..... 10

Die absolute spektrale Empfindlichkeit des FTS202-Fotokonverters im Betriebswellenlängenbereich ist in Abb. dargestellt. 2.

Um den Betrieb des FTs202-Fotokonverters sicherzustellen, ist es erforderlich, ihn zusätzlich zur Versorgungsspannung mit zwei kurzen Low-Pegel-Impulsen zu versorgen, einen am Eingang F und den anderen an RG. Diese Impulse müssen erstens die gleiche Periode haben, da ihr Wert die erforderliche Zeit des Photostrom-Integrationszyklus bestimmt, und zweitens eine zeitliche Verschiebung (Phasenverschiebung). Der Pulsoffset, genauer gesagt die Zeit zwischen der positiven Pulsflanke F und der negativen Pulsflanke RG, legt das Intervall fest, in dem am Ausgang des Geräts eine Spannung anliegt, die dem Integral des Photostroms entspricht. In der restlichen Zeit liegt der Ausgang auf einem Niveau nahe der Dunkelspannung.

Mit CMOS-Chips können Impulse mit den erforderlichen Parametern erzeugt werden. Auf Abb. 3 zeigt eine der vielen möglichen Optionen für die Pulsformerschaltung und deren Anbindung an den FTS202-Konverter.

Auf Abb. 4 zeigt Signaldiagramme an charakteristischen Punkten des Geräts.

Der Master-Oszillator der CMOS-Inverter DD1.1, DD1.2 erzeugt eine kontinuierliche Folge von Impulsen mit einer Frequenz von etwa 50 Hz, deren Form einem „Mäander“ ähnelt. Zwei Paraphasensequenzen werden vom Generator entfernt. Einer vom Ausgang des Wechselrichters DD1.2 gelangt über die Differenzierschaltung R2C2 zum Eingang des Wechselrichters DD1.3, der zweite – vom Ausgang des Wechselrichters DD1.1 über eine ähnliche Differenzierschaltung R3C3 – zum Eingang des Wechselrichter DD1.4. In diesem Fall bilden die Differenzierschaltungen entlang der Vorderseite der Eingangsimpulse kurze positive Impulse mit einem Hub von bis zu etwa 7 V. Am Ausgang der Inverter DD1.3, DD1.4 entstehen negative Impulse mit einer Dauer von etwa 15 μs .XNUMX.

Sie gelangen an die F- und RG-Eingänge des Fotokonverters und steuern dessen Betrieb. Ihre Periode bestimmt den Photostrom-Integrationszyklus tc.i – etwa 20 ms, und der Zeitversatz – die Dauer des Ausgangssignals (Belichtungszeit) te – etwa 10 ms. Im allgemeinen Fall kann der zeitliche Versatz der Taktimpulse an den Eingängen F und RG beliebig eingestellt werden, jedoch innerhalb bestimmter Grenzen, nach denen die Impulsformerschaltung aufgebaut ist.

Dadurch ist es möglich, die Art (Form) des Ausgangssignals beliebig einzustellen – von kurzen Impulsen bis hin zu einem nahezu konstanten Pegel. Wenn es erforderlich ist, die maximal mögliche Schwellenempfindlichkeit zu erreichen, sollte auch die Photostrom-Integrationszeit (Zyklus) maximal sein, d. h. die Impulsperiode an den F- und RG-Eingängen sollte 200 ms erreichen.

Die Versorgungsspannung kann auch im Bereich von 5 bis 15 V geändert werden, in diesem Fall ändern sich jedoch sowohl der Dunkelspannungspegel als auch die Grenzen der Ausgangssignalspannung entsprechend – von etwa 2 bis 7 V. Bei Bedarf wird die Dunkelspannung geändert Der Spannungspegel kann einfach auf Nullpegel verschoben werden, indem die VD1R5-Schaltung an den Ausgang des Fotokonverters angeschlossen wird. Der Typ der Zenerdiode hängt vom Vorspannungswert ab; Bei einer Versorgungsspannung von 12 V eignet sich beispielsweise eine Zenerdiode KS168A.

Autor: O. Cherevan, St. Petersburg

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