Название: Расчет электронной схемы включения приемника излучения, согласованной с усилительной схемой по сигналу

Вид работы: контрольная работа

Рубрика: Коммуникации и связь

Размер файла: 382.14 Kb

Скачать файл: referat.me-169315.docx

Краткое описание работы: Схема включения фотоприемника. Принципиальная электронная схема предварительного усилителя, обеспечивающая согласование с приемником. Сигнал на выходе фотоприемного устройства. Спектральная чувствительность фотодиода. Усилитель сигнала на транзисторе.

Расчет электронной схемы включения приемника излучения, согласованной с усилительной схемой по сигналу

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра Светотехники

Типовой расчет по курсу «Приемники излучения»

«Расчет электронной схемы включения приемника излучения, согласованной с усилительной схемой по сигналу»

Выполнила: Нилова Ирина, ЭР-06-07

Проверил: Григорьев А.А.

Москва

2010

ЗАДАНИЕ

1. Рассчитать схему включения фотоприемника. (Фоторезистор поставить в режим согласованной нагрузки).

2. Разработать принципиальную электронную схему предварительного усилителя, обеспечивающую согласование с приемником по сигналу. Обеспечить коэффициент усиления предусилителя в диапазоне 10 – 100.

3. Рассчитать сигнал на выходе фотоприемного устройства.

Исходные данные для расчета (вариант 5):

Тип ФП	Тпр, К	Rт, Ом	Тис, К	Fн, Гц	F, Гц	Тип тр.	Фпр, Вт
ФД – 8к	295	-	3000	80	3840	КП303А

Параметры фотодиода ФД–8к:

Габаритные размеры:

размер фоточувствительного элемента, мм	2*2
, мкм	0,5..1,12
max, мкм	0,85..0,92
Uр, В	20
Iт, мкА	1
Si инт, мА/лм	6*
Материал	Si-кремний

Спектральная чувствительность фотодиода:

Параметры транзистора КП303А:

Габаритные размеры:

Входная ёмкость , пФ	6
Проходная ёмкость, пФ	2
Выходная ёмкость, пФ	0
Iс max, мА	20
Iз max, мА	5
Uси max, В	25
Uзи max, В	30
Uзс max, В	30
параметры приведены для температуры окружающей среды	-40..+85С

ВАХ транзистора:

фотоприемник усилитель транзистор сигнал

Составим схему предварительного усилителя сигнала на полевом транзисторе

МОм - сопротивление утечки цепи затвора

Гц – верхняя частота

- выходное сопротивление схемы включения в режиме согласованной нагрузки (Фоторезистор необходимо поставить в режим согласованной нагрузки, т.е. сигнал на выходе фоторезистора должен достигать максимального значения. Сигнал на выходе максимален, когда темновое сопротивление фоторезистора равно сопротивлению нагрузки )

МОм

МОм

Для обеспечения согласования схемы с приемником по сигналу необходимо, чтобы входное сопротивление усилителя было много больше выходного сопротивления

схемы включения. (В данном случае в 5 раз).

МОм

МОм, т.к. -нужно использовать истоковый повторитель.

Для согласования по сигналу необходимо, что бы выходное сопротивление было много меньше, сопротивления затвора. Т.к. максимальное сопротивление затвора 1МОм, а рассчитанное выходное сопротивление МОм, то для увеличения входного сопротивления схемы, используем схему истокового повторителя:

Составим схему усилительного каскада с истоковым повторителем

Обозначения: Ri –темновое сопротивление ФП; RH – сопротивление нагрузки; RФ, СФ – сопротивление и емкость фильтра; R31, R32, CЗ2 - сопротивление и емкость затвора; RU2, RU2, RU1, СU1– сопротивление и емкость истока; RC1, CC1 - сопротивление и емкость стока; С1 – емкость связи; ЕП – напряжение питания.

Найдем рабочую точку транзистора из зависимости

Рассмотрим кривую В, получаем следующие значения

В; мА;

Кривая В; мА.

мА; В

Напряжение питания

В (В)

Крутизна транзистора

мА/В

Условие выполнения согласования по сигналу:

; ;

(з-н Ома); 1 кОм

кОм

кОм

МОм

МОм согласование выполняется

нФ

- необходимо для исключения влияния постоянного напряжения на схему включения

нФ- обеспечивает нижнюю частоту

Коэффициент усиления основного усилительного каскада

кОм (по з-ну Ома)

обеспечен коэффициент усиления предусилителя в диапазоне 10 – 100.

(по з-ну Ома) кОм- необходимо для обеспечения значений и

нФ- обеспечивает верхнюю частоту

кОм

мФ- устраняет действие отрицательной обратной связи, возникающей из-за

(- выходное сопротивление усилительного каскада)

(- входное сопротивление следующего усилителя)

мкФ - обеспечивает связь с последующими каскадами, сигнал должен передаваться без искажений

(в режиме согласования )

МОм

нФ –

Сф, Rф – цепочка устраняет влияние паразитной обратной связи, возникающей из-за неидеальности источника питания

Разработанная электронная схема предварительного усилителя обеспечила согласование с приемником по сигналу. Так же обеспечен коэффициент усиления предусилителя в диапазоне 10-100.

РАССЧИТАЕМ СИГНАЛ НА ВЫХОДЕ ФОТОПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

Спектральная чувствительность фотодиода:

Определим значения относительной спектральной чувствительности фотодиода ФД – 8к, для этого мы провели «среднюю» линию и приблизительно нашли значения .

Значения чувствительности в зависимости от длины волны

Длина волны , мкм	Чувствительность , отн. ед.
0.5	0.08
0.55	0.12
0.6	0.24
0.65	0.40
0.7	0.53
0.75	0.68
0.8	0.83
0.85	0.94
0.9	0.99
0.95	0.75
1.0	0.40
1.05	0.18
1.1	0.05

Теперь найдем следующие значения:

1. - относительная спектральная световая эффективность основного фотометрического наблюдателя.

2. - спектральную плотность энергетической светимости стандартного источника типа «А»

,где

*

м*К

3. - спектральную плотность энергетической светимости источника при Ти=3000 К

Спектральная плотность энергетической светимости источника типа А при температуре 2856К и спектральную плотность энергетической светимости источника при температуре 3000К.

Длина волны , мкм		, отн. ед	, отн. ед.
0.5	0.372	0.503	0.816
0.55	0.973	0.781	1.212
0.6	0.644	1.084	1.623
0.65	0.108	1.387	2.012
0.7	4.562*	1.666	2.354
0.75	4.881*	1.908	2.635
0.8	1.321*	2.104	2.848
0.85	9.033*	2.252	2.996
0.9	1.562*	2.355	3.084
0.95	0	2.416	3.121
1.0	0	2.441	3.114
1.05	0	2.435	3.072
1.1	0	2.405	3.004

Значения и .при расчете были очень велики, поэтому поделены на коэффициент

мА/лм -токовая чувствительность (интегральная)

,

где - шаг суммирования,мкм

	Чувствительность , отн. ед.	, отн. ед
0.372	0.08	0.503	0.187	0.04
0.973	0.12	0.781	0.759	0.09
0.644	0.24	1.084	0.698	0.26
0.108	0.40	1.387	0.149	0.555
4.562*	0.53	1.666	0	0.883
4.881*	0.68	1.908	0	1.297
1.321*	0.83	2.104	0	1.746
9.033*	0.94	2.252	0	2.117
1.562*	0.99	2.355	0	2.331
0	0.75	2.416	0	1.812
0	0.40	2.441	0	0.976
0	0.18	2.435	0	0.438
0	0.05	2.405	0	0.12

Вт/

Вт/

Реакция приемника:

Заменим ,(Т=3000К)

Вт

	Чувствительность , отн. ед.	, отн. ед.
0.372	0.08	0.816	0.304	0.065
0.973	0.12	1.212	1.179	0.145
0.644	0.24	1.623	1.045	0.389
0.108	0.40	2.012	0.217	0.805
4.562*	0.53	2.354	0	1.248
4.881*	0.68	2.635	0	1.792
1.321*	0.83	2.848	0	2.364
9.033*	0.94	2.996	0	2.816
1.562*	0.99	3.084	0	3.053
0	0.75	3.121	0	2.341
0	0.40	3.114	0	1.246
0	0.18	3.072	0	0.553
0	0.05	3.004	0	0.15

нА

мВ

Напряжение на выходе ФП устройства:

В

Сигнал на выходе фотоприемного устройства: В.

Список использованной литературы:

1. «Транзисторы для аппаратуры широкого применения» под ред. Перельмана

2. М.Д. Аксененко, справочник «Приемники оптического излучения»,1987