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):

Параметры фотодиода ФД–8к:

Габаритные размеры:

Спектральная чувствительность фотодиода:

Параметры транзистора КП303А:

Габаритные размеры:

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

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.

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

 мА/лм -токовая чувствительность (интегральная)

,

где - шаг суммирования,мкм

 Вт/

 Вт/

Реакция приемника:

Заменим ,(Т=3000К)

Вт