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


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Контрольная работа >> Коммуникации и связь


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

Похожие работы: