МОСКОВСЬКИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ ІНСТИТУТ
(ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ)
Кафедра Світлотехніки
Типовий розрахунок по курсу В«Приймачі випромінюванняВ»
В«Розрахунок електронної схеми включення приймача випромінювання, узгодженої з підсилювальної схемою по сигналу В»
Виконала: Нілова Ірина, ЕР-06-07
Перевірив: Григор'єв А.А.
Москва
2010
ЗАВДАННЯ
1. Розрахувати схему включення фотоприймача. (Фоторезистор поставити в режим узгодженої навантаження).
2. Розробити принципову електронну схему попереднього підсилювача, що забезпечує узгодження з приймачем по сигналу. Забезпечити коефіцієнт підсилення передпідсилювача в діапазоні 10 - 100.
3. Розрахувати сигнал на виході фотоприймального пристрою.
Вихідні дані для розрахунку (варіант 5):
Тип ФП
Тпр, К
Rт, Ом
Тіс, К
Fн, Гц
F, Гц
Тип тр.
ФПР, Вт
ФД - 8к
295
-
3000
80
3840
КП303А
Параметри фотодіода ФД-8к:
Габаритні розміри:
розмір фоточутливого елемента, мм
2 * 2
, мкм
0,5 .. 1,12
max, мкм
0,85 .. 0,92
Uр, В
20
Iт, мкА
1
Si інт, мА/лм
6 *
Матеріал
Si-кремній
Спектральна чутливість фотодіода:
> Параметри транзистора КП303А:
Габаритні розміри:
Вхідна ємність, пФ
6
Прохідна ємність, пФ
2
Вихідна ємність, пФ
0
Iс max, мА
20
Iз max, мА
5
Uсі max, В
25
Uзи max, В
30
Uзс max, В
30
параметри наведені для температури навколишнього середовища
-40 .. +85 С
ВАХ транзистора:
фотоприймач підсилювач транзистор сигнал
Складемо схему попереднього підсилювача сигналу на польовому транзисторі
МОм - опір витоку ланцюга затвора
Гц - верхня частота
- вихідна опір схеми включення в режимі узгодженої навантаження (Фоторезистор необхідно поставити в режим узгодженої навантаження, тобто сигнал на виході фоторезистора повинен досягати максимального значення. Сигнал на виході максимальний, коли темновий опір фоторезистора дорівнює опору навантаження)
МОм
МОм
Для забезпечення узгодження схеми з приймачем по сигналу необхідно, щоб вхідний опір підсилювача було багато більше вихідного опору
схеми включення. (В даному випадку в 5 разів).
МОм
МОм, тому -Потрібно використовувати істоковий повторювач.
Для узгодження по сигналу необхідно, що б вихідний опір було багато менше, опору затвора. Т.к. максимальний опір затвора 1МОм, а розраховане вихідний опір МОм, то для збільшення вхідного опору схеми, використовуємо схему істокового повторювача:
Складемо схему підсилювального каскаду з істокового повторювача
Позначення: Ri-темновий опір ФП; RH - опір навантаження; RФ, СФ - опір і ємність фільтра; R31, R32, CЗ2 - опір і ємність затвора; RU2, RU2, RU1, СU1-опір і ємність витоку; RC1, CC1 - опір і ємність стоку; С1 - ємність зв'язку; ЄП - напруга живлення.
Знайдемо робочу точку транзистора із залежності
Розглянемо криву В, отримуємо наступні значення
В; мА;
Крива В; мА.
мА; В
Напруга живлення
У (В)
Крутизна транзистора
мА/В
Умова виконання узгодження по сигналу:
;;
(з-н Ома); 1 кОм
кОм
кОм
МОм
МОм узгодження виконується
нФ
- необхідно для виключення впливу постійної напруги на схему включення
нФ-забезпечує нижню частоту
Коефіцієнт посилення основного підсилювального каскаду
кОм (по з-ну Ома)
забезпечений коефіцієнт підсилення передпідсилювача в діапазоні 10 - 100.
(по з-ну Ома) кОм-необхідно для забезпечення значень і
нФ-забезпечує верхню частоту
кОм
мФ-усуває дію негативного зворотного зв'язку, що виникає через
(- вихідний опір підсилювального каскаду)
(- вхідний опір наступного підсилювача)
мкФ - забезпечує зв'язок з подальшими каскадами, сигнал повинен передаватися без спотворень
(в режимі узгодження)
МОм
нФ -
Сф, Rф - ланцюжок усуває вплив паразитної зворотного зв'язку, що виникає через неідеальності джерела живлення
Розроблена електронна схема попереднього підсилювача забезпечила узгодження з приймачем по сигналу. Так само забезпечений коефіцієнт підсилення підсилювача в діапазоні 10-100.
розрахувати СИГНАЛ НА ВИХОДІ фотоприйомних пристроїв
Спектральна чутливість фотодіода:
Визначимо значення відносної спектральної чутливості фотодіода ФД - 8к, для цього ми провели В«СереднюВ» лінію і приблизно знайшли значення.
Значення чутливості в залежності від довжини хвилі
Довжина хвилі,
мкм
Чутливість,
отн. од.
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
Тепер знайдемо наступні значення:
1. - Відносна спектральна світлова ефективність основного фотометричного спостерігача.
2. - Спектральну густина випромінювальної здатності стандартного джерела типу В«АВ»
, де