3.2 Выходной каскад
Выходной каскад для согласования с внешней нагрузкой выполнен по схеме эмиттерного повторителя. При этом Rн=50 Ом и ток покоя выбирается достаточно большим.
В качестве выходного транзистора VT2 можно использовать тот же транзистор, что и в предварительном усилителе: 2Т3114В-6.
Учет всех этих рекомендаций позволил реализовать схему ФПУ, которая изображена на рис. 3.2 и 3.3.
Первые три транзистора охвачены общей отрицательной обратной связью (ОООС), что позволяет увеличить частотный и динамический диапазоны без ухудшения чувствительности.
Анализ принципиальной схемы ФПУ показывает, что использование в качестве входного каскада эмиттерного повторителя позволяет решить одновременно много задач:
– уменьшить нелинейные искажения входного каскада;
– увеличить его частотный диапазон;
– уменьшить нелинейные искажения второго каскада путем увеличения глубины местной ОС за счет малого выходного сопротивления эмиттерного повторителя.
Все это не ухудшает чувствительности ФПУ, так как входной каскад в h21 раза усиливает мощность сигнала.
Определим граничную частоту усиления ФПУ
U2(p) = τ1(p)·K(p) = Јф·Zвх·F·K(p),
где
U2(p) – напряжение на входе ФПУ;
U1(p) – напряжение на нагрузке ФД, т.е. комплексном сопротивлении по переменному току, действующему между базой входного транзистора и общим проводом;
К(р) – общий коэффициент усиления всех каскадов ФПУ, кроме выходного;
Јф – фототок сигнала;
Zвх – входное сопротивление ФПУ при действии общей ОС, охватывающей первые два каскада.
В нашем случае К(р) = К1(р)·К2(р) ≈ К1·К2 ≈ К2, так как К1 = 1 и усиление этих каскадов можно считать в нашем частотном диапазоне постоянным.
Тогда, при Zвх,F= Zвх, Fкз = 1, Fхх = 1+КВ(р),
где В(р) =; = Rг·Свх; Zвх = ;
получим
1 + B0K = F0, , K2 = 4
Частота верхнего среза для входных каскадов ФПУ (первого и второго) при действии общей ООС равна
,
,
.
ФПУ может быть выполнен и на дискретных транзисторах, по приведенной выше схемотехнике, но при этом должны использоваться транзисторы с fг > (4÷5) ГГц.
Технология использования возможна гибридно-пленочная.
4. Расчет фотоприемного устройства
4.1 Расчет выходного усилителя
Расчет К – цепи по постоянному току включает выбор режимов транзисторов и расчет сопротивлений резисторов, обеспечивающих выбранные режимы и их стабильность. При этом мощности, потребляемые, от источников питания и сигнала должны быть минимальными.
Режим работы транзистора, определяемый положением исходной рабочей точки (точки покоя) на выходных характеристиках транзистора (рисунок 4.1), т.е. значениями тока покоя коллектора Iк к постоянной составляющей напряжения между коллектором и эмиттером Uк, должно быть таким, чтобы на внешней нагрузке обеспечивалось заданная (номинальная) мощность сигнала и параметры предельных режимов работы транзистора не превышали максимально допустимых значений.
Принимая во внимание потери мощности сигнала в выходной цепи, вносимые цепью обратной связи, выходной цепью транзистора, максимальное рабочее значение мощности, рассеиваемой на коллекторе транзистора составляет
Ркр макс < ik,
Рк доп = 100 мВт.
Определим режим работы выходного транзистора. Ток коллектора выходного транзистора был оговорен при выборе принципиальной схемы.
Для уменьшения нелинейных и частотных искажений ток покоя выбрали равным 10 мА исходя из того что
Rкр макс ≈ Uкэ·Iк,
где Uкэ – напряжение между коллектором и эмиттером ((5÷6) В).
Напряжение, гасимое на сопротивлении R19 находим, как разницу напряжения источника питания и падением напряжения на резисторе R20 и между коллектором и эмиттером.
=6,5 В,
Определим токи выходного каскада
где h21=среднее значение коэффициента усиления по току, ; Iд – ток протекаемый через делитель напряжения. Для достаточной стабильности режима транзистора Iд должен быть значительно больше Iб, обычно принимают Iд ≥ (5÷10) Iб
Пусть Iд = 10Iб, тогда
,
Iэ = 10·10-3 + 0,1· 10-3 = 10,1 (мА),
Iд = 10·0,1мА = 1 (мА).
Сопротивление резисторов делителя напряжения в цепи базы транзистора рассчитывается по формуле
Uб0 = Uбэ + Uэ0 = Uбэ + Iк · Rэ(21).
При использовании в усилителе кремниевых транзисторов, значения напряжений база – эмиттер можно принять равным:
Uбэ = 0,6В, тогда
,
.
По номиналам
R18 = 10 (кОм),
R19 = 1,1 (кОм).
Нелинейные искажения усилителя определяется выходным каскадом, ко входу которого приложено наибольшее напряжение сигнала, точнее нелинейностью характеристик транзистора этого каскада
R21 = Rвых = 50 (Ом).
... большие габариты, малый КПД, потребность во внешнем устройстве накачки являются основными причинами, по которым этот источник не используется в современных ВОСП. Практически во всех волоконно-оптических системах передачи, рассчитанных на широкое применение, в качестве источников излучения сейчас используются полупроводниковые светоизлучающие диоды и лазеры. Для них характерны в первую очередь ...
... калькуляции представлены в табл.4.2. Ленточный график работ 5. Безопасность жизнедеятельности и охрана труда Дипломная работа посвящена анализу погрешностей волоконно-оптического гироскопа. В ходе ее выполнения были проведены необходимые расчеты и сделаны выводы, которые могут послужить материалом для ...
... быть рассчитаны по формулам: Годовая прибыль при запланированном уровне рентабельности составит: 8. Мероприятия по охране труда В данном дипломном проекте требуется разработать передающее устройство одноволоконной оптической системы передачи, рассчитанной на работу с длиной волны 0.85 мкм, которая относится к ближнему инфракрасному диапазону излучения. Поскольку передающее устройство ...
... зондирования, коловорот и др.) КТП-2Г КТП-2БП 1 1 КТП-2П 1 УПТ 1 УПИ 1 1 Комплект устройства для фиксации местоположения соединительных муфт кабельной линии связи УФСМ По согласованию с заказчиком Примечание. Средства измерения 1-5, 10-12, 14-17, 19 и 20 необходимы только в случае исп-я ОК с металл. элементами. 9.1. Электрические проверки основных ...
0 комментариев