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

Разработка авторского звукового решения
Жанр короткометражного игрового кино всегда привлекал меня. Сюжет в коротком метре развивается динамично, ярко, основная идея доносится очень точно, емко. С этим же связаны и основные тр ...

Разработка диспетчерской системы контроля и управления технологическим объектом
Цифровые устройства это устройства, в которых величины принимают два значения: ноль и единица. Шифратором называется комбинационное логическое устройство, преобразующее входной унитар ...

Синтез системы автоматизированного управления электроприводом ленточного конвейера дозатора
Одним из наиболее прогрессивных видов транспорта, обеспечивающих высокую производительность при больших грузопотоках, является конвейерный транспорт. В современном производстве конвейер ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru