Разделы

Выбор типа транзистора входного каскада усилителя ФПУ

Основные оптические приемники состоят из фотодиода подключенного к предварительному усилителю, согласно нашему варианту, нам задан тип усилителя с высоким входным сопротивлением (см. рис. 3)

Рис. 3. Схема приемника оптического излучения с высоким входным сопротивлением [3, стр. 268]

Для усиления слабого фототока требуется предварительный усилитель с низким уровнем шума. Приемники характеризуются чувствительностью и динамическим диапазоном. Чувствительность определяется оптической мощностью, которая попадает на детектор и формирует на выходе приемника необходимое соотношение сигнал/шум. Динамический диапазон определяет увеличение мощности, которое вызывает увеличение ошибки на разряд в цифровом приемнике. Чем больше чувствительность приемника, тем меньше динамический диапазон.

В настоящее время разработаны следующие схемы приемника:

с низким входным сопротивлением

с высоким входным сопротивлением

с трансимпедансией

Усилитель с высоким входным сопротивлением обеспечивает наиболее низкий уровень шума, а следовательно, максимальную чувствительность. Однако вследствие высокого нагрузочного импеданса на входном каскаде частотная характеристика ограничивается постоянной времени RC входной цепи:

, [3, стр. 274]

Где R - сопротивление из параллельно включенных сопротивлений цепи смещения и входного сопротивления усилителя

С - ёмкость из параллельно включенных емкостей фотодиода и входной емкости усилителя.

Из-за значительной постоянной времени RC приемник с высоким сопротивлением интегрирует регистрируемый сигнал. Таким образом, после приемника необходимо включить в цепь корректирующее устройство. Основным недостатком такой схемы является ограниченный динамический диапазон. Как правило, 15-25 дБ по оптическому сигналу.

Трансимпедансный усилитель применяется для устранения ограничения динамического диапазона усилителя с высокоомным входом (обеспечивается динамический диапазон вплоть до 40 дБ). Кроме того, используется отрицательная обратная связь для расширения полосы пропускания усилителя. Напряжение на выходе прибора:

, [3, стр. 274]

Где - сопротивление обратной связи

- ток фотодиода.

Будем полагать, что усилитель состоит из нескольких каскадов. Однако, если первый каскад обеспечивает достаточно высокое усиление, то шумы, вносимые последующими каскадами, приведут лишь к незначительному увеличению общего уровня шума на выходе.

Для усилителей рассматривается возможность использования трех типов транзисторов:

1) кремниевый полевой плоскостной;

2) кремниевый биполярный плоскостной;

) полевой канальный на арсениде галлия.

На частотах более 1 ГГц целесообразно использовать во входном каскаде полевой канальный транзистор из арсенида галлия, с минимальным фактором шума NF (NoiseFactor).

Критерии выбора транзисторов:

Для полевых транзисторов:

1) Крутизна входной характеристики транзистора gm должна быть как можно выше, что обеспечит наибольший рост значения тока стока при увеличении напряжения затвор-исток.

2) Значение силы тока затвора Iз, как и любого тока утечки, должно быть как можно меньше.

Для биполярных транзисторов:

1) Значения силы тока коллектора должно быть как можно больше, а тока базы - меньше, что обеспечит наибольший коэффициент передачи по току.

Так же, как и в 3 пункте приведем ряд полевых и биполярных транзисторов (см. таблица 4, таблица 5 соответственно):

Таблица 4. Полевые транзисторы

модель

F, ГГц

gm,мСм

Iс, мА

Iз,мА

NF, дБ

Hexawave inc. HWL34YRF

2.4

700

1200

6

н/д

RFMD inc. SPF-2000

12

112

85

0.3

0.5

Alpha Industries AFM06P3-212

18

120

200

1

н/д

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Синтез многофункционального конечного автомата2
В системах автоматики, телемеханики и связи, а также в измерительных и вычислительных устройствах производится обработка информации, которая представляется как в цифровой, так и в тексто ...

Разработка устройства ИК-дистанционного управления на канале RC-5 для акустической системы 5.1
Микропроцессоры и производные от них - микроконтроллеры - являются широко распространенным и при этом незаметным элементом инфраструктуры современного общества, основанного на э ...

Разработка компьютерных аналогов схем исследования биполярных транзисторов
В данной работе исследуются возможности применения компьютерного моделирования для изучения характеристик традиционных полупроводниковых приборов. Эта работа фактически позволяет ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru