Разделы

Расчет минимальной мощности оптического излучения на входе фотоприемника

При рассмотрении шумов следует очень внимательно относиться к тому, что понимается под этим термином. Шум обусловлен теми случайными флуктуациями тока, которые возникают в любой электронной схеме или ее элементе в силу самой природы электричества и над которыми разработчик схемы не имеет никакого контроля. Эти флуктуации накладываются на любые сигналы, проходящие через цепь, и маскируют их. Так же следует различать шумы и помехи, под которыми понимают те нежелательные сигналы, которые попадают в схему от внешних источников.

Электрический сигнал содержит в себе дробовый шум, поскольку он является потоком дискретных частиц (электронов), порождённых в результате случайного квантового процесса детектирования оптического сигнала в фотодиоде.

Спектральная плотность дробового шума PIN-фотодиода:

[4, стр. 348]

А при использовании ЛФД из-за лавинного умножения:

[4, стр. 348],

Где - полоса частот, в пределах которой наблюдаются флуктуации, а - среднее значение тока, относительно которого происходят флуктуации.

Если спектральная плотность не зависит от частоты, то шум называют белым.

Всякий рассеивающий элемент системы сносит шум. Таким образом, любое сопротивление в электронной цепи приводит к появлению теплового шума (шума Джонсона), обусловленного случайным тепловым движением носителей заряда. Это движение можно наблюдать в виде флуктуации тока в резисторе или соответствующих ему флуктуаций напряжения на его выводах. Средний квадрат спектральной плотности флуктуаций тока и напряжения на сопротивлении R:

[4, стр. 349]

[4, стр. 349],

Где k - постоянная Больцмана, T - температура на резисторе.

Очевидно, что тепловой шум - это белый шум.

Окончательное выражение отношения сигнал-шум на выходе усилителя:

[4, стр. 353, (полный вывод формулы приведен на стр. 351-353)]

Где, R - эквивалентное сопротивление, учитывающее динамическое сопротивление диода, его цепей смещения и входное сопротивление усилителя.

С - эквивалентная ёмкость, учитывающая ёмкость переходов ФД, входную ёмкость усилителя и паразитные ёмкости монтажа элементов фотодетектора и усилителя.

Для удобства последующего анализа каждая из пяти составляющих шума в знаменателе обозначается буквами а…д.

Согласно поставленной задаче, нам предлагается использовать усилитель с высоким входным сопротивлением. Если согласится с необходимостью использовать коррекцию и сделать величину R достаточно большой, то шумы будут определяться слагаемыми б, в, д. Какое из этих слагаемых будет наибольшим, зависит от полосы перекрываемых частот и типа используемого в усилителе входного прибора. В этом случае отношение сигнал-шум принимает вид:

[4, стр. 356]

Из полученного соотношения выразим ток фотодиода :

Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6

Другие материалы

Разработка фотоприемного измерительного блока устройства для тестирования волоконно-оптических сетей доступа
Развитие телекоммуникационных сетей в России, как и в других странах, в первую очередь основывается на использовании оптических кабелей связи. Началом масштабного применения ОКС в Росс ...

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 ...

Разработка дистанционной следящей системы передачи угла поворота
Дистанционная следящая система передачи угла поворота предназначена для поворота некоторой оси, называемой исполнительной или выходной, осью, по закону, определяемому другой - командной ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru