RU186569U1 - Analog diode laser control module - Google Patents
Analog diode laser control module Download PDFInfo
- Publication number
- RU186569U1 RU186569U1 RU2018139343U RU2018139343U RU186569U1 RU 186569 U1 RU186569 U1 RU 186569U1 RU 2018139343 U RU2018139343 U RU 2018139343U RU 2018139343 U RU2018139343 U RU 2018139343U RU 186569 U1 RU186569 U1 RU 186569U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- voltage
- voltage follower
- series
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 67
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims abstract description 57
- 101100377706 Escherichia phage T5 A2.2 gene Proteins 0.000 abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
Техническое решение относится к лазерной технике, в частности к модулям управления полупроводниковым лазером. Аналоговый модуль управления диодным лазером выполнен по электрической схеме управления током лазера для формирования заданной формы сигнала. Устройство содержит размещенные на печатной плате и соединенные электропроводящими цепями электронный схемы: повторитель напряжения (A1), сдвоенный операционный усилитель (А 2.1), сдвоенный усилитель (А2.2), конвертор постоянного тока (А3), транзистор Дарлингтона (VT1), резисторы (R1-R9), конденсаторы (С1-C9), катушку индуктивности (L1), выключатель (SW1), гнездо (BNS) для подключения осциллографа. Электрическая схема устройства показана на фиг.1. Технический результат заключается в обеспечениивозможности регулирования формы излучаемого импульса и высокой воспроизводимости параметров излучения. Достижение технического результата обеспечивают дополнительная модуляция тока во время импульса, что дает возможность за один импульс просканировать область в районе линии поглощения анализируемого газа; автономный характер модуля, что дает возможность встраивать его в различные модификации систем детектирования газа. 3 ил., 2 табл.The technical solution relates to laser technology, in particular to control modules for a semiconductor laser. The analog module for controlling the diode laser is made according to the electric circuit for controlling the laser current to form a given waveform. The device contains electronic circuits located on a printed circuit board and connected by electrically conductive circuits: voltage follower (A1), dual operational amplifier (A 2.1), dual amplifier (A2.2), DC / DC converter (A3), Darlington transistor (VT1), resistors ( R1-R9), capacitors (C1-C9), inductance coil (L1), switch (SW1), socket (BNS) for connecting the oscilloscope. The electrical circuit of the device is shown in figure 1. The technical result consists in providing the ability to control the shape of the emitted pulse and high reproducibility of the radiation parameters. The achievement of the technical result provides additional modulation of the current during the pulse, which makes it possible for one pulse to scan the region in the region of the absorption line of the analyzed gas; the autonomous nature of the module, which makes it possible to integrate it into various modifications of gas detection systems. 3 ill., 2 tablets
Description
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.
Техническое решение относится к области систем обеспечения безопасности при транспортировке и хранении газа, использующих активный перестраиваемый диодный лазер. Основное применение таких систем: дистанционное измерение концентрации различных газов в атмосфере. Основное предназначение: детектирование метана с целью обнаружения утечек природного газа из газопроводов высокого и низкого давления и других природных и промышленных источников метана. Системы могут использоваться на открытых газовых площадках газокомпрессорных станций, терминалах сжиженного газа и т.п., а также, при определенной модификации, на металлургических предприятиях для детектирования коксового, доменного и конвертерного газов. Непосредственно данное техническое решение представляет собой модуль управления активным лазером и является неотъемлемой частью указанных системThe technical solution relates to the field of safety systems for transporting and storing gas using an active tunable diode laser. The main application of such systems: remote measurement of the concentration of various gases in the atmosphere. Main purpose: methane detection in order to detect natural gas leaks from high and low pressure gas pipelines and other natural and industrial sources of methane. The systems can be used on open gas platforms of gas compressor stations, liquefied gas terminals, etc., as well as, with a certain modification, at metallurgical enterprises for the detection of coke oven, blast furnace and converter gases. This technical solution itself is an active laser control module and is an integral part of these systems
Уровень техникиState of the art
Известен полупроводниковый лазер, описанный в патенте RU 2172514, кл. G05D 6/02, H01S 5/06, 2001.08.20, «Драйвер полупроводникового лазера».Known semiconductor laser described in patent RU 2172514, class. G05D 6/02,
Известное устройство содержит регулятор тока накачки полупроводникового лазера, сам полупроводниковый лазер, датчик тока, датчик мощности прямого излучения лазера, датчик температуры лазера, дифференциальные, линейный и экспоненциальный усилители, сумматор, дискриминатор и входы для управляющего напряжения и для сигнала установки максимального тока.The known device comprises a pump current regulator for a semiconductor laser, a semiconductor laser itself, a current sensor, a direct laser radiation power sensor, a laser temperature sensor, differential, linear and exponential amplifiers, an adder, a discriminator and inputs for the control voltage and for setting the maximum current signal.
Из уровня техники также известно устройство управления лазерным диодом (варианты) (RU 2222078, H01S5/00, H01S5/026, опубл. 20.01.2004). Устройство управления лазерным полупроводниковым диодом с заземленным катодом предназначено для высокоскоростной модуляции оптического излучения лазерного диода цифровыми или аналоговыми сигналами, для преимущественного использования в системах оптической связи. Предложенное устройство управления лазерным диодом содержит подключенную к нему схему пуска и стабилизации и выполненный по схеме с открытым коллектором или с открытым эмиттером блок модуляции, выход которого соединен с лазерным диодом. При этом устройство в зависимости от варианта реализации снабжено различными корректирующими цепочками, которые выполнены в виде активных сопротивлений и конденсаторов, параметры которых подбираются по определенным экспериментально математическим зависимостям, а элементы цепочек размещаются и подключаются в зависимости от типа блока модуляции. The prior art device is also known for controlling a laser diode (options) (RU 2222078, H01S5 / 00, H01S5 / 026, publ. 20.01.2004). The control device for a semiconductor laser diode with a grounded cathode is designed for high-speed modulation of the optical radiation of a laser diode with digital or analog signals, for primary use in optical communication systems. The proposed laser diode control device comprises a start-up and stabilization circuit connected to it and a modulation unit made with an open collector or open emitter circuit, the output of which is connected to the laser diode. In this case, the device, depending on the implementation variant, is equipped with various correcting chains, which are made in the form of active resistances and capacitors, the parameters of which are selected according to certain experimentally mathematical dependencies, and the elements of the chains are placed and connected depending on the type of modulation block.
Раскрытие сущности полезной моделиUtility Model Disclosure
Задачей, решаемой заявленной полезной моделью, является создание устройства с возможностью управление током лазера для формирования формы сигнала, необходимой для модуляции излучения на определённой длине волны с определенной формой сигнала, с возможностью сканирования длины волны за каждый импульс. The problem solved by the claimed utility model is to create a device with the ability to control the laser current to generate the waveform necessary to modulate the radiation at a specific wavelength with a specific waveform, with the ability to scan the wavelength for each pulse.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в обеспеченииThe technical result of the claimed utility model is to provide возможности регулирования формы излучаемого импульса и высокой воспроизводимости параметров излучения.the possibility of regulating the shape of the emitted pulse and the high reproducibility of the radiation parameters.
Технический результат заявленной полезной модели достигается за счет того, что аналоговый модуль управления диодным лазером, выполненный по электрической схеме управления током лазера для формирования заданной формы сигнала, содержащий конвертер постоянного тока, подключенный к внешнему источнику питания постоянного тока, при этом в цепь от конвертера к источнику питания параллельно включена пара конденсаторов, причем к положительному выводу источника питания последовательно подключена катушка индуктивности, а выходы конвертера постоянного тока соединены с цепочкой модуляции конвертированного тока питания, выполненной в виде параллельно соединенных двух пар конденсаторов и последовательно включенной между парами конденсаторов активной нагрузке, причем один выход цепочкой модуляции конвертированного тока питания заземлен, а второй выход цепочки модуляции конвертированного тока питания подключен к трем веткам: ко входу повторителя напряжения, который подключен к земле через последовательно подключенный конденсатор; ко входу сдвоенного операционного усилителя, который также подключен к земле через последовательно подключенный конденсатор; к коллектору транзистора Дарлингтона, при этом модуль содержит цепь управления тока лазером, состоящую из входного делителя напряжения, выполненного в виде последовательно подключенной нагрузки и параллельно подключенной нагрузки, и конденсатора, повторителя напряжения, сдвоенного усилителя напряжения и транзистора Дарлингтона, один выход входного делителя напряжения соединен со вторым входом повторителя напряжения, а второй выход делителя напряжения заземлен, третий вход повторителя напряжения замкнут на выход повторителя напряжения, второй выход повторителя напряжения заземлен, и выход повторителя напряжения соединен со первым входом сдвоенного усилителя напряжения через последовательно подключенную нагрузку, при этом выход сдвоенного усилителя напряжения соединен с базой транзистора Дарлингтона, эмиттер которого соединен через последовательно подключенную нагрузку с выключателем и с первым входом повторителя напряжения, второй вход которого замкнут на выход упомянутого повторителя напряжения, а выход повторителя напряжения через последовательно подключенную нагрузку соединен со входом сдвоенного операционного усилителя, при этом второй выход сдвоенного усилителя операционного усилителя заземлен, а третий вход заземлен и подключен через последовательную соединенную нагрузку с выключателем через последовательно соединенную пару нагрузки.The technical result of the claimed utility model is achieved due to the fact that the analog diode laser control module, made according to the electric circuit for controlling the laser current to generate a given waveform, contains a direct current converter connected to an external DC power source, while the circuit from the converter to a pair of capacitors is connected in parallel with the power source, and an inductor is connected in series to the positive output of the power source, and the converter outputs DC current are connected to the modulated circuit of the converted supply current, made in the form of two pairs of capacitors connected in parallel and connected in series between the pairs of capacitors to the active load, with one output of the converted current modulating circuit being grounded, and the second output of the converted current modulating circuit connected to three branches: to the input of the voltage follower, which is connected to ground through a series-connected capacitor; to the input of a dual operational amplifier, which is also connected to ground through a series-connected capacitor; to the collector of the Darlington transistor, the module contains a laser current control circuit consisting of an input voltage divider made in the form of a series-connected load and a parallel connected load, and a capacitor, a voltage follower, a dual voltage amplifier and a Darlington transistor, one output of the input voltage divider with the second input of the voltage follower, and the second output of the voltage divider is grounded, the third input of the voltage follower is closed to the output of the voltage follower the second output of the voltage follower is grounded, and the output of the voltage follower is connected to the first input of the dual voltage amplifier through a series-connected load, while the output of the double voltage amplifier is connected to the base of the Darlington transistor, the emitter of which is connected through a series-connected load to the switch and to the first input of the repeater voltage, the second input of which is closed to the output of the said voltage follower, and the output of the voltage follower through successively sub The connected load is connected to the input of the dual operational amplifier, while the second output of the dual amplifier of the operational amplifier is grounded, and the third input is grounded and connected through a series-connected load to the switch through a series-connected load pair.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Детали, признаки, а также преимущества настоящей полезной модели следуют из нижеследующего описания вариантов реализации заявленного технического решения с использованием чертежей, на которых показано:Details, features, as well as advantages of this utility model follow from the following description of the implementation options of the claimed technical solution using the drawings, which show:
Фиг. 1 – принципиальная электрическая схема модуля управления током лазера.FIG. 1 is a circuit diagram of a laser current control module.
Фиг. 2 – общий вид модуля со стороны компонентовFIG. 2 - general view of the module from the component side
Фиг. 3 - общий вид модуля со стороны печатной платы.FIG. 3 is a general view of the module from the side of the printed circuit board.
На фигурах обозначены следующие позиции:The following positions are indicated in the figures:
А1 – повторитель напряжения; А2.1 – сдвоенный операционный усилитель; А2.2 – сдвоенный усилитель; А3 – конвертор постоянного тока; VT1 – транзистор Дарлингтона; R1 – резистор; R2 – резистор; R3 – резистор; R4 – резистор; R5 – резистор; R6 – резистор; R7 – резистор; R8 – резистор; R9 – резистор; C1 – конденсатор; C2 – конденсатор; C3 – конденсатор; C4 – конденсатор; C5 – конденсатор; C6 – конденсатор; C7 – конденсатор; C8 –конденсатор; C9 – конденсатор; L1 – катушка индуктивности; SW1 – выключатель; X1 – гнездо BNC;A1 - voltage follower; A2.1 - dual operational amplifier; A2.2 - dual amplifier; A3 - DC converter; VT1 - Darlington Transistor; R1 is the resistor; R2 is a resistor; R3 is a resistor; R4 is a resistor; R5 is the resistor; R6 is a resistor; R7 is a resistor; R8 is the resistor; R9 is a resistor; C1 is a capacitor; C2 is a capacitor; C3 is a capacitor; C4 is a capacitor; C5 is a capacitor; C6 is a capacitor; C7 is a capacitor; C8 is a capacitor; C9 is a capacitor; L1 - inductor; SW1 - switch; X1 - BNC socket;
1 – выход сдвоенного операционного усилителя А2.1; 2 – вход сдвоенного операционного усилителя А2.1; 3 – вход сдвоенного операционного усилителя А2.1; 4 – вход сдвоенного операционного усилителя; 5 – вход сдвоенного усилителя А2.2; 6 –вход сдвоенного усилителя А 2.2; 7 – выход сдвоенного усилителя А2.2; 8 – вход сдвоенного усилителя А2.2; 9 – вход повторителя напряжения А1; 10 – вход повторителя напряжения А1; 11 – выход повторителя напряжения А1; 12 – вход повторителя напряжения А1; 13 – вход повторителя напряжения; 14 – выход конвертера А3; 15 – вход конвертера А3; 16 – выход конвертера А3; 17 – вход конвертера А3; 22 – вход конвертера А3; 23 –вход конвертера А3.1 - output dual operational amplifier A2.1; 2 - input dual operational amplifier A2.1; 3 - input dual operational amplifier A2.1; 4 - input dual operational amplifier; 5 - input of a dual amplifier A2.2; 6 - input of a dual amplifier A 2.2; 7 - output of a dual amplifier A2.2; 8 - input of a dual amplifier A2.2; 9 - input voltage follower A1; 10 - input voltage follower A1; 11 - output voltage follower A1; 12 - input voltage follower A1; 13 - input voltage follower; 14 - output converter A3; 15 - input converter A3; 16 - output converter A3; 17 - input converter A3; 22 - input converter A3; 23 - input converter A3.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Устройство представляет собой модуль управления током активного лазера для системы детектирования газов типа ДЛС-КС и различных ее модификаций. Материальным воплощением модуля является плата с компонентами, которая вставляется в соответствующий блок системы ДЛС-КС.The device is an active laser current control module for a gas detection system of the DLS-KS type and its various modifications. The material embodiment of the module is a board with components, which is inserted into the corresponding block of the DLS-KS system.
Устройство представляет собой электрическую схему управления током лазера для формирования заданной формы сигнала. Электрическая схема модуля управления током лазера содержит, размещенные на печатной плате и соединенные электропроводящими цепями электронный схемы: повторитель напряжения (A1), необходимый для уменьшения влияния управляющего источника напряжения; сдвоенный операционный усилитель (А 2.1), необходимый для управления током лазера; сдвоенный усилитель (А2.2), конвертор постоянного тока (А3), предназначенный для обеспечения питанием модуля; транзистор Дарлингтона (VT1), необходимый для управления током лазера; резистор (R1), реализующий функцию входного делителя напряжения; резистор (R2), реализующий функцию входного делителя напряжения; резистор (R3), необходимый для приема выходного сигнала от повторителя А1; резистор (R4), реализующий функцию буфера между эмиттером транзистора (VT1) и входом (2) сдвоенного усилителя (А 2.1); резистор (R5), реализующий функцию буфера между землей и входом (2) сдвоенного усилителя (А 2.1); резистор (R6), реализующий функцию буфера между выходом сдвоенного усилителя (А.2.2) и входом (3) сдвоенного усилителя (А 2.1); резистор (R7), реализующий функцию токозадующего элемента управления лазером; резистор (R8), реализующий функцию дополнительного осциллографического контроля значений протекающего через лазер тока; резистор (R9), необходимый для модуляции конвертированного тока питания; конденсатор (С1), реализующий функцию сглаживания фронтов импульсов управляющего напряжения; конденсатор (С2), реализующий функцию модуляции входного тока питания; конденсатор (С3), реализующий функцию модуляции конвертированного тока питания; конденсатор (С4), реализующий функцию модуляции конвертированного тока питания; конденсатор (С5), реализующий функцию модуляции конвертированного тока питания; конденсатор (С6), реализующий функцию модуляции конвертированного тока питания; конденсатор (С7), реализующий функцию модуляции входного напряжения управления лазером; конденсатор (С8), реализующий функцию фильтра входа (12) повторителя напряжения (А1); конденсатор (С9), реализующий функцию фильтра входа (8) повторителя напряжения (А2.1); катушку индуктивности (L1), реализующую функцию фильтра входного тока питания; выключатель (SW1), необходимый для подключения к гнезду BNC; гнездо (BNS), необходимое для подключения осциллографа. The device is a laser current control circuitry for generating a given waveform. The electrical circuit of the laser current control module contains, located on a printed circuit board and connected by electrically conductive circuits, electronic circuits: a voltage follower (A1), necessary to reduce the influence of the control voltage source; dual operational amplifier (A 2.1), necessary for controlling the laser current; dual amplifier (A2.2), DC / DC converter (A3), designed to provide power to the module; Darlington Transistor (VT1), required to control the laser current; a resistor (R1) that implements the function of the input voltage divider; a resistor (R2) that implements the function of the input voltage divider; a resistor (R3) necessary to receive the output signal from the repeater A1; a resistor (R4) that implements a buffer function between the emitter of the transistor (VT1) and the input (2) of the dual amplifier (A 2.1); a resistor (R5) that implements the function of a buffer between the ground and the input (2) of the dual amplifier (A 2.1); a resistor (R6) that implements the function of a buffer between the output of a dual amplifier (A.2.2) and the input (3) of a dual amplifier (A 2.1); a resistor (R7) that implements the function of the current-setting laser control; a resistor (R8), which implements the function of additional oscillographic control of the values of the current flowing through the laser; resistor (R9) required to modulate the converted supply current; a capacitor (C1) that implements the function of smoothing the fronts of the control voltage pulses; a capacitor (C2) that implements the modulation function of the input power current; a capacitor (C3) that implements the modulation function of the converted supply current; a capacitor (C4) that implements the modulation function of the converted supply current; a capacitor (C5) that implements the modulation function of the converted supply current; a capacitor (C6) that implements the modulation function of the converted supply current; a capacitor (C7) that implements the modulation function of the input laser control voltage; a capacitor (C8) that implements the function of the input filter (12) of the voltage follower (A1); a capacitor (C9) that implements the function of the input filter of the input (8) of the voltage follower (A2.1); an inductance coil (L1), which implements the function of the filter of the input current supply; a switch (SW1) required to connect to the BNC jack; jack (BNS) required to connect the oscilloscope.
Аналоговый модуль управления диодным лазером выполнен по электрической схеме управления током лазера для формирования заданной формы сигнала, конвертер (А3) постоянного тока через входы (15,17,22,23) подключен к внешнему источнику питания постоянного тока, при этом в цепь от конвертера (А3) к источнику питания параллельно включена пара конденсаторов (С1 и С2), причем к положительному выводу источника питания последовательно подключена катушка индуктивности (L1). Выходы (14, 16) конвертера постоянного тока соединены с цепочкой модуляции конвертированного тока питания, выполненной в виде параллельно соединенных двух пар конденсаторов (C3 и С4) и (С5 и С6) и последовательно включенной между парами конденсаторов активной нагрузке, выполненной в виде резистора (R9). Один выход цепочки модуляции конвертированного тока питания заземлен, а второй выход цепочки модуляции конвертированного тока питания подключен к трем веткам: The analog module for controlling the diode laser is made according to the electric circuit for controlling the laser current to generate a given waveform, the DC converter (А3) through the inputs (15,17,22,23) is connected to an external DC power source, and the circuit from the converter ( A3) a pair of capacitors (C1 and C2) is connected to the power source in parallel, and an inductor (L1) is connected in series to the positive output of the power source. The outputs (14, 16) of the DC-DC converter are connected to a modulated supply current modulation chain made in the form of two parallel pairs of capacitors (C3 and C4) and (C5 and C6) and an active load connected in series between the pairs of capacitors made in the form of a resistor ( R9). One output of the converted supply current modulation chain is grounded, and the second output of the converted supply current modulation chain is connected to three branches:
ко входу (12) повторителя напряжения (А1). Вход (12) также подключен к земле через последовательно подключенный конденсатор (С8);to the input (12) of the voltage follower (A1). Input (12) is also connected to ground through a series-connected capacitor (C8);
ко входу (8) сдвоенного операционного усилителя (А2.1). Вход (8) также подключен к земле через последовательно подключенный конденсатор (С9);to the input (8) of the dual operational amplifier (A2.1). Input (8) is also connected to ground through a series-connected capacitor (C9);
к коллектору транзистора Дарлингтона (VT1). to the collector of the Darlington transistor (VT1).
При этом модуль содержит цепь управления тока лазером, состоящую из входного делителя напряжения, выполненного в виде последовательно подключенной нагрузки (R1) и параллельно подключенной нагрузки (R2), и конденсатора (C7), повторителя напряжения (A1), сдвоенного усилителя напряжения (A2.1) и транзистора Дарлингтона (VT1). Выход входного делителя напряжения соединен со входом (9) повторителя напряжения (А1). Второй выход делителя напряжения заземлен. Вход (10) повторителя напряжения (А1) замкнут на выход (11) повторителя напряжения (А1). Выход (13) повторителя напряжения (А1) заземлен. Выход (11) повторителя напряжения (А1) соединен также с входом (3) сдвоенного усилителя напряжения (А2.1) через последовательно подключенную нагрузку (резистор R3). The module contains a laser current control circuit, consisting of an input voltage divider made in the form of a series-connected load (R1) and a parallel-connected load (R2), and a capacitor (C7), a voltage follower (A1), and a dual voltage amplifier (A2. 1) and Darlington transistor (VT1). The output of the input voltage divider is connected to the input (9) of the voltage follower (A1). The second output of the voltage divider is grounded. The input (10) of the voltage follower (A1) is closed to the output (11) of the voltage follower (A1). The output (13) of the voltage follower (A1) is grounded. The output (11) of the voltage follower (A1) is also connected to the input (3) of the dual voltage amplifier (A2.1) through a series-connected load (resistor R3).
При этом выход сдвоенного усилителя напряжения (А2.1) соединен с базой транзистора Дарлингтона (VT1). Эмиттер транзистора Дарлингтона (VT1) соединен через последовательно подключенную нагрузку (R7) с выключателем и со входом (5) повторителя напряжения (А2.2). Вход (6) повторителя напряжения (А2.2) замкнут на выход (7). При этом выход (7) повторителя напряжения (А2.2) через последовательно подключенную нагрузку (R6) соединен со входом (3) сдвоенного операционного усилителя (А2.1). При этом выход (4) сдвоенного операционного усилителя напряжения (А2.1) заземлен. Вход (2) сдвоенного усилителя напряжения (А2.1) заземлен и подключен через последовательную соединенную нагрузку (R5 и R7) и выключателем (SW1).In this case, the output of the dual voltage amplifier (A2.1) is connected to the base of the Darlington transistor (VT1). The emitter of the Darlington transistor (VT1) is connected through a series-connected load (R7) to the switch and to the input (5) of the voltage follower (A2.2). The input (6) of the voltage follower (A2.2) is closed to the output (7). In this case, the output (7) of the voltage follower (A2.2) is connected through a series-connected load (R6) to the input (3) of the dual operational amplifier (A2.1). In this case, the output (4) of the dual operational voltage amplifier (A2.1) is grounded. The input (2) of the dual voltage amplifier (A2.1) is grounded and connected through a series-connected load (R5 and R7) and a switch (SW1).
При этом на вход (9) повторителя напряжения (А1) подается сигнал от конденсатора С7 и резисторов R1, R2, выход (11) повторителя напряжения (А1) замкнут на вход (10) повторителя напряжения (А1). In this case, a signal from capacitor C7 and resistors R1, R2 is supplied to the input (9) of the voltage follower, the output (11) of the voltage follower (A1) is closed to the input (10) of the voltage follower (A1).
При этом выход (11) соединен через резистор (R3) со входом (3) сдвоенного операционного усилителя (А 2.1), вход (2) сдвоенного операционного усилителя (А2.1) соединен с резисторами (R4, R5). Выход (1) сдвоенного операционного усилителя (А2.1) соединен с базой транзистора (VT1). На базу транзистора (VT1) подается выходной сигнал от выхода усилителя (А2.1). На коллектор транзистора (VT1) подается ток питания от конвертера (А3). Транзистор (VT1) также связан с резисторами (С8, С9). Сигнал от эмиттера подается на резисторы (R5, R7). На входы (15, 17, 22, 23) конвертера постоянного тока (А3) подается постоянный ток напряжением 12В силой 500 мА, пропущенный через конденсаторы С1, С2 и катушку индуктивности L1. Выходы (14, 16) конвертера постоянного тока (А3) обеспечивают питание модуля через конденсаторы С3, С4, С5, С6 и резистор R9.The output (11) is connected through a resistor (R3) to the input (3) of the dual operational amplifier (A 2.1), the input (2) of the dual operational amplifier (A2.1) is connected to the resistors (R4, R5). The output (1) of the dual operational amplifier (A2.1) is connected to the base of the transistor (VT1). An output signal from the output of the amplifier (A2.1) is supplied to the base of the transistor (VT1). The collector of the transistor (VT1) is supplied with power from the converter (A3). The transistor (VT1) is also connected to resistors (C8, C9). The signal from the emitter is fed to the resistors (R5, R7). At the inputs (15, 17, 22, 23) of the DC / DC converter (A3), a direct current of 12V voltage of 500 mA is supplied through the capacitors C1, C2 and the inductor L1. The outputs (14, 16) of the DC / DC converter (A3) provide power to the module through capacitors C3, C4, C5, C6 and resistor R9.
Резистор (R1) соединен с входом (9) повторителя (А1). Резистор (R2) также соединён со входом (8) повторителя (А1). Резистор (R3) соединен со выходом (11) повторителя (А1), и со входом (3) сдвоенного усилителя (А2.1). Резистор (R4) соединен со входом (2) сдвоенного усилителя (А2.1) и резистором (R5). Резистор (R5) соединен со входом (2) сдвоенного усилителя (А2.1), а также с резистором (R4) с одной стороны и с другой стороны с резистором (R7), а также с эмиттером транзистора (VT1). Резистор (R6) соединен с выходом (7) и входом (6) сдвоенного усилителя (А2.2) с одной стороны и со входом (3) сдвоенного усилителя (А2.1). Резистор (R7) соединен с эмиттером (VT1), а также со входом (5) сдвоенного усилителя (А2.2), с резистором (R5) и с выключателем (SW1). Резистор (R8) соединен с землей и выходом гнезда (X1). Резистор R(9) соединен с выходом (14) конвертера (А3), с конденсаторами (С3), (С4), (С5), (С6), (С8) и с землей. The resistor (R1) is connected to the input (9) of the repeater (A1). The resistor (R2) is also connected to the input (8) of the repeater (A1). The resistor (R3) is connected to the output (11) of the repeater (A1), and to the input (3) of the dual amplifier (A2.1). Resistor (R4) is connected to input (2) of the dual amplifier (A2.1) and resistor (R5). The resistor (R5) is connected to the input (2) of the dual amplifier (A2.1), as well as to the resistor (R4) on the one hand and on the other hand with the resistor (R7), as well as with the emitter of the transistor (VT1). The resistor (R6) is connected to the output (7) and the input (6) of the dual amplifier (A2.2) on one side and to the input (3) of the dual amplifier (A2.1). The resistor (R7) is connected to the emitter (VT1), as well as to the input (5) of the dual amplifier (A2.2), with the resistor (R5) and with the switch (SW1). Resistor (R8) is connected to ground and socket output (X1). The resistor R (9) is connected to the output (14) of the converter (A3), with capacitors (C3), (C4), (C5), (C6), (C8) and with the ground.
Новизной по сравнению с предшествующими техническими решениями являются: дополнительная модуляция тока во время импульса, что дает возможность за один импульс просканировать область в районе линии поглощения анализируемого газа; автономный характер модуля, что дает возможность встраивать его в различные модификации систем детектирования газа.The novelty in comparison with the previous technical solutions is: additional modulation of the current during the pulse, which makes it possible to scan a region in the region of the absorption line of the analyzed gas in one pulse; the autonomous nature of the module, which makes it possible to integrate it into various modifications of gas detection systems.
Управление током лазера осуществлено по схеме преобразователя напряжения в ток для заземленной нагрузки, состоящего из резисторов (R3-R7), сдвоенного операционного усилителя (А2.) (AD822) и транзистора Дарлингтона VT1 (KT972), включенного в цепь обратной связи операционного усилителя (А2.1) для увеличения выходного тока. Токозадающим элементом является резистор (R7).Laser current was controlled by a voltage-to-current converter circuit for an earthed load consisting of resistors (R3-R7), a dual operational amplifier (A2.) (AD822), and a Darlington transistor VT1 (KT972), included in the feedback circuit of the operational amplifier (A2 .1) to increase the output current. The pick-up element is a resistor (R7).
Ток на выходе схемы Iвых равен:The current at the output of the circuit I o is:
Iвых (А) = U(В)/R7(Ом),I o ( A) = U (B) / R7 (Ohm),
где U - напряжение на выходе повторителя напряжения (А1);where U is the voltage at the output of the voltage follower (A1);
Для уменьшения влияния управляющего источника напряжения (выход ЦАПа платы NIDAQ) на работу схемы использован повторитель напряжения (А1) (AD820).To reduce the influence of the control voltage source (DAC output of the NIDAQ board) on the operation of the circuit, a voltage follower (A1) (AD820) was used.
Входной делитель напряжения (резисторы R1 и R2) служит для точного установления коэффициента преобразования входного напряжения в ток лазера:The input voltage divider (resistors R1 and R2) serves to accurately establish the coefficient of conversion of the input voltage to the laser current:
Iвых (А) = R2/(R1+R2)*Uвх/R7,I o ( A) = R2 / (R1 + R2) * U in / R7,
где Uвх - напряжения на входе схемы, В;where U I - voltage at the input of the circuit, V;
Конденсатор (С1) используется при необходимости сглаживания фронтов импульсов управляющего напряжения, образуя вместе с резистором (R1) интегрирующую цепь, и ограничивая таким образом рабочую полосу частот.The capacitor (C1) is used when it is necessary to smooth the edges of the control voltage pulses, forming together with the resistor (R1) an integrating circuit, and thus limiting the working frequency band.
Для дополнительного осциллографического контроля значения протекающего через лазер тока последовательно с ним включен резистор (R8) с номиналом 1 ом, и на переднюю панель интерфейсного модуля выведен соответствующий разъем для подключения осциллографа.For additional oscillographic control of the current flowing through the laser, a resistor (R8) with a nominal value of 1 ohm is connected in series with it, and the corresponding connector for connecting the oscilloscope is output to the front panel of the interface module.
Чтобы обеспечить высокую термо- и долговременную стабильность в схеме использованы прецизионные резисторы с допуском не хуже 0,5% (номиналы резисторов (R3-R7) равны их значение может находится в интервале 10-50 кОм) и со значением температурного коэффициента сопротивления 25 ррм/С°, причем токозадающий резистор R7 должен иметь соответствующую мощность (при токе лазера до 300 мА не менее 2 Вт).To ensure high thermal and long-term stability, precision resistors with a tolerance of at least 0.5% are used in the circuit (resistors (R3-R7) are equal, their value can be in the range of 10-50 kOhm) and with a temperature coefficient of resistance of 25 ppm / C ° , and the current-setting resistor R7 must have the appropriate power (with a laser current of up to 300 mA at least 2 W).
Максимальный ток Imax, обеспечиваемый вышеприведенной схемой, равенThe maximum current I max provided by the above circuit is
Imax = (12 - UT)/(R7 + R8 + RL),I max = (12 - U T ) / (R7 + R8 + R L ),
где: UT - падения напряжения на транзисторе VT1 ( примерно 2 В);where: U T - voltage drop across the transistor VT1 (about 2 V);
RL- сопротивлние нагрузки (лазера), Ом;R L - resistance loads (laser), Ohm;
Питание модуля осуществляется от DC/DC конвертера (А3) с выходным напряжением 12 В и током 500 мА, подключенного к внешнему источнику питания интерфейса.The module is powered by a DC / DC converter (A3) with an output voltage of 12 V and a current of 500 mA, connected to an external interface power source.
Работа устройства заключается в модулировании импульсов активного лазера с целью оптимизации сканирования сильных линий поглощения анализируемого газа.The operation of the device is to modulate the pulses of the active laser in order to optimize the scanning of strong absorption lines of the analyzed gas.
Управление током лазера осуществлено по схеме преобразователя напряжения в ток для заземленной нагрузки, состоящего из резисторов (R3-R7), сдвоенного операционного усилителя (А2) (AD822) и транзистора Дарлингтона (VT1) (KT972), включенного в цепь обратной связи операционного усилителя (А2.1) для увеличения выходного тока. Токозадающим элементом является резистор (R7).The laser current was controlled by a voltage-to-current converter circuit for an earthed load consisting of resistors (R3-R7), a dual operational amplifier (A2) (AD822) and a Darlington transistor (VT1) (KT972) connected to the feedback circuit of the operational amplifier ( A2.1) to increase the output current. The pick-up element is a resistor (R7).
Для уменьшения влияния управляющего источника напряжения (выход ЦАПа платы NIDAQ) на работу схемы использован повторитель напряжения (А1) (AD820).To reduce the influence of the control voltage source (DAC output of the NIDAQ board) on the operation of the circuit, a voltage follower (A1) (AD820) was used.
Входной делитель напряжения (резисторы R1 и R2) служит для точного установления коэффициента преобразования входного напряжения в ток лазера.The input voltage divider (resistors R1 and R2) is used to accurately establish the coefficient of conversion of the input voltage to the laser current.
Конденсатор (С1) используется при необходимости сглаживания фронтов импульсов управляющего напряжения, образуя вместе с резистором (R1) интегрирующую цепь, и ограничивая таким образом рабочую полосу частот.The capacitor (C1) is used when it is necessary to smooth the edges of the control voltage pulses, forming together with the resistor (R1) an integrating circuit, and thus limiting the working frequency band.
Для дополнительного осциллографического контроля значения протекающего через лазер тока последовательно с ним включен резистор R8 с номиналом 1 ом, и на переднюю панель интерфейсного модуля выведен соответствующий разъем для подключения осциллографа.For additional oscillographic control of the current flowing through the laser, a resistor R8 with a nominal value of 1 ohm is connected in series with it, and the corresponding connector for connecting the oscilloscope is output to the front panel of the interface module.
Чтобы обеспечить высокую термо- и долговременную стабильность в схеме использованы прецизионные резисторы с допуском не хуже 0,5% (номиналы резисторов (R3-R7) равны их значение может находится в интервале 10-50 кОм) и со значением температурного коэффициента сопротивления 25 ррм/С°, причем токозадающий резистор (R7) должен иметь соответствующую мощность (при токе лазера до 300 мА не менее 2 Вт).To ensure high thermal and long-term stability, precision resistors with a tolerance of at least 0.5% are used in the circuit (resistors (R3-R7) are equal, their value can be in the range of 10-50 kOhm) and with a temperature coefficient of resistance of 25 ppm / C ° , and the current-setting resistor (R7) must have the appropriate power (with a laser current of up to 300 mA not less than 2 W).
Питание модуля осуществляется от DC/DC конвертера (А3) с выходным напряжением 12 В и током 500 мА, подключенного к внешнему источнику питания интерфейса.The module is powered by a DC / DC converter (A3) with an output voltage of 12 V and a current of 500 mA, connected to an external interface power source.
Таблица №1 номинальные значения параметров соответствующих элементов схемыTable No. 1 nominal values of the parameters of the corresponding circuit elements
панели интерфейсаmounted on front
interface panels
Таблица №2 Конструктивные элементы и взаимосвязи устройства в соответствии с принципиальной схемой фиг. 1Table No. 2 Structural elements and relationships of the device in accordance with the circuit diagram of FIG. one
элементаType of constructive
element
конденсатора С7 и резисторов R1, R2.
Выход (10) замкнут на вход (2)An input from
capacitor C7 and resistors R1, R2.
Output (10) is closed to input (2)
токаConstant converter
current
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139343U RU186569U1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Analog diode laser control module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139343U RU186569U1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Analog diode laser control module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU186569U1 true RU186569U1 (en) | 2019-01-24 |
Family
ID=65147400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018139343U RU186569U1 (en) | 2018-11-08 | 2018-11-08 | Analog diode laser control module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU186569U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192267U1 (en) * | 2019-06-28 | 2019-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF THE GENERATOR OF ULTRA-STABLE FREQUENCY REFERENCE SIGNALS |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5675600A (en) * | 1995-09-27 | 1997-10-07 | Fujitsu Limited | Laser diode driver system |
| US5802089A (en) * | 1996-10-22 | 1998-09-01 | Maxim Integrated Products, Inc. | Laser diode driver having automatic power control with smooth enable function |
| RU2172514C2 (en) * | 1999-06-24 | 2001-08-20 | Башкатов Иван Павлович | Semiconductor laser driver |
| RU2222078C2 (en) * | 2001-10-29 | 2004-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Подсолнечник Технологии" | Laser diode control device (alternatives) |
-
2018
- 2018-11-08 RU RU2018139343U patent/RU186569U1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5675600A (en) * | 1995-09-27 | 1997-10-07 | Fujitsu Limited | Laser diode driver system |
| US5802089A (en) * | 1996-10-22 | 1998-09-01 | Maxim Integrated Products, Inc. | Laser diode driver having automatic power control with smooth enable function |
| RU2172514C2 (en) * | 1999-06-24 | 2001-08-20 | Башкатов Иван Павлович | Semiconductor laser driver |
| RU2222078C2 (en) * | 2001-10-29 | 2004-01-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Подсолнечник Технологии" | Laser diode control device (alternatives) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU192267U1 (en) * | 2019-06-28 | 2019-09-11 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук | DEVICE FOR CONTROL AND MANAGEMENT OF THE GENERATOR OF ULTRA-STABLE FREQUENCY REFERENCE SIGNALS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104902653B (en) | A kind of LED constant pressures dimming power source and LED lamp light adjusting system | |
| US5155547A (en) | Power control circuit for inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy | |
| EP0426594A2 (en) | A temperature compensated feedback circuit for setting and stabilizing amplifier DC bias points | |
| US9158323B2 (en) | Power control circuit and power supply system employing the same | |
| RU186569U1 (en) | Analog diode laser control module | |
| US10447082B2 (en) | Wireless power transmitter circuit and control circuit and control method thereof | |
| US20110074372A1 (en) | Architecture of a Power Supply Circuit with Power Factor Correction | |
| AU2016354858A1 (en) | Active filter topology for cascaded inverters | |
| CN112286270B (en) | Multi-output automatic current-equalizing circuit and driving power supply | |
| US4117411A (en) | Isolation circuit with duty cycle feedback | |
| US3737761A (en) | Voltage adaptor circuit | |
| US3928819A (en) | Laser power supply | |
| CN108429461B (en) | High-voltage power supply circuit | |
| US3030587A (en) | Electrical control circuit | |
| EP0401911A1 (en) | Switching device | |
| CN204068703U (en) | Multi-output switch power source circuit | |
| JPH01311876A (en) | Circuit arrangement for generating pulse-type supply voltage from dc voltage and supplying it to load | |
| US4287556A (en) | Capacitive current limiting inverter | |
| SU924806A1 (en) | One-cycle stabilized converter | |
| CN220474022U (en) | Magnetic stabilizing device for ion trap and quantum computing equipment | |
| CN210780581U (en) | Power supply device adopting PWM signal to control output voltage and current | |
| CN117498689B (en) | Low-ripple efficient laser driving power supply, power supply system and generation method thereof | |
| US6323726B1 (en) | Operating point adjustment for a diode of a diode network by means of voltage injection | |
| US2951213A (en) | Modulator circuit | |
| SU556517A1 (en) | Device for connecting to current sources |