Laboratoriya ishi №3
Multisim dasturida optoelektron sxemalarni hisoblash
Optoelektron qurilmalar
Ishning maqsadi:
Optoelektron
qurilmalarning
sxemasi,
asosiy
xarakteristikalari
va
parametrlarini o'rganish. Optoelektronik davrlarning asosiy xarakteristikalari va
parametrlarini eksperimental ravishda o'rganish.
Yarimo'tkazgichli optoelektron qurilmalarning ishlash printsipi axborotni
uzatish, qayta ishlash yoki ko'rsatish uchun optik
diapazonda elektromagnit
nurlanishdan foydalanishga asoslangan. Nokogerent optoelektronik qurilmalar
oilasiga nur chiqaruvchi LEDlar, raqam-harfli ko'rsatkichlar (displeylar), rezistorli,
diodli, tranzistorli, tiristorli optojuftliklar va optoelektron integral mikrosxemalar
kiradi.
Optojuftlik
- bu nur chiqaruvchi va fotoqabulqilgich
elementlardan tashkil
topgan qurilma bo'lib, ular orasida optik aloqa mavjud va elektr izolyatsiyasi
ta'minlanadi. Rezistorli optojuftlikda fotorezistor fotodetektor elementi sifatida
ishlatiladi (1-rasm, a), diodda, tranzistorda va tiristorda - mos ravishda fotodiod,
fototransistor va fototiristor (1-rasm, b-e).
a)
b) d) e)
1-rasm.
Optoelektron integral mikrosxemalarda optik
aloqa alohida tugunlar yoki
komponentlar o'rtasida ularni bir-biridan ajratish uchun amalga oshiriladi (galvanik
izolyatsiya). Komparatorlar, hisoblagichlar, dekoderlar va indikatorlarga ega gibrid
modullar bo'lgan ushbu IClarda element va fotodetektordan tashqari,
fotodetektordan olingan signalni qayta ishlash uchun qurilma. Xususan, signal
darajalari, tezligi va funktsional parametrlari bo'yicha mantiqiy IClar
optoelektronik yo'lni mos keladigan moslama mavjud.
MS10 dasturiy ta'minot muhiti kutubxonalari
quyidagi optoelektron
qurilmalarni o'z ichiga oladi:
• turli rangdagi LEDlar, shu jumladan ikki rangli;
• tranzistorli optojuftlik va gibrid mikrosxemalar;
• 7 va 16-segmentli diodli displeylar;
• chiziqli o'lchovlar (o'nta mustaqil LEDning chiziqlari,
shu jumladan
o'rnatilgan ARO’ bilan) va displeylar.
Turli xil rangdagi
LEDlar
, displey qurilmalaridagi barcha yorug'lik
chiqaradigan qurilmalar kabi, ma'lumotni vizual ko'rsatish uchun ishlatiladi.
Ta'kidlanganidek, LEDning eng muhim xarakteristikasi yorqinlik xususiyati B
(I
to‘g’ri
) bo'lib, unda chiziqli qism ishlatiladi. Ketma-ket
LEDlarning nominal
oqimlari I
to‘g’ri
= 2… .20 mA, to'g'ridan-to'g'ri va teskari kuchlanish 2… 3 V
(U
teskari.max
5 V).
O'zgaruvchan rangga ega bo'lgan LEDlar (xorijiy LTR_293, mahalliy
ALS331A va boshqalar) korpusda ikkita yorug'lik chiqaradigan p-n-birikmasini o'z
ichiga oladi, ulardan biri qizil chiziqda, ikkinchisi yashil rangda aniq maksimal
spektral xarakteristikaga ega. P-n o'tish
joylari birgalikda ishlaganda, LED
nurlanishining rangi ushbu birikmalar orqali o’tayotgan tok oqimlarning nisbatiga
bog'liq. Ular elektron sxemada tok rejimlarning o'zgarishi ko'rsatkichlari bo'lib
xizmat qilishi mumkin.
Bir qator afzalliklarga ega bo'lgan LEDlar (kichik o'lchamli, past ta'minot
kuchlanishi, turli xil porlash ranglari to'plami, uzoq xizmat muddati) yoqish, ishga
tayyorlik, blokdagi kuchlanish, tugunning favqulodda holati va boshqa
kontaktlarning zanglashiga olib keladigan ko'rsatkichlarida muvaffaqiyatli
qo'llaniladi.
Yarimo'tkazgichli
qurilmalar
va
mikrosxemalarning
elektr
parametrlari bilan yaxshi kelishadi.
2-rasmda NAND mantiqiy elementining chiqish holatini ko'rsatish
diagrammasini ko'rish mumkin. Kalitning tugmasi yopilganda, yashil LEDlar VD1
va qizil VD2, shuningdek, X3 probi chiqishda past signal darajasiga qadar yonadi.
Kalitning tugmasi ochiq bo'lsa, NAND elementining chiqishida mantiqiy 1
hosil
bo'ladi, shuning uchun LEDlar va X2 va X3 problari o'chadi. R1 potentsiometri va
A1 va A2 ampermetrlari yordamida siz VD1 LEDning p-n o'tish joylaridan
o'tadigan oqimlarni aniqlashingiz mumkin, bu yerda qizil chiroq chiqadi, ikkalasi
ham o'chadi va yashil chiroq yona boshlaydi.
2-rasm.
Ochiq optik kanal bilan fototranzistorning vaqtinchalik
xarakteristikasi I
out
(I
in
) ni olib tashlash va sxema yordamida tok uzatish koeffitsienti K
i
= I
out
/ I
in
yoki
differensial oqim uzatish koeffitsienti K
iд
= I
out
/ I
in
ni aniqlash mumkin (3-rasm).
Elementlarning
parametrlari
MCT6
modelining
koeffisentlari
3-rasmda
keltirilganlarni hisobga olgan holda o'rnatiladi.
Sxemadan (4-rasm, a) foydalanib, tranzistorli optojuftlikning K
u
= U
out
(U
in
)
kuchlanishining amplituda-chastota xarakteristikasini olib tanishishingiz va
qurishingiz mumkin. XBP1 plotter bilan olingan optojuftlikning chastotali
javobida (4-rasm, b), xarakteristikaning chiziqli qismida K
u
koeffitsientining 1 / √2
darajasida aniqlangan tarmoqli kengligi chegarasi 167 kHz ni tashkil qiladi.
3-rasm.
