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

Синтез автоматической системы передачи кодированных сигналов
генератор автомат Современный мир уже сложно представить без систем автоматики, телемеханики и связи. Человечество с каждым годом наращивает объемы интеграции автоматических систем в повседневный быт ...

Проектирование компьютерных сетей
1. Тема проектирования : Распределенная вычислительная сеть . Уровень проектирования : 5 . Теоретический вопрос для проработки : Метод коммутации каналов и сообщений. ...

Расчет устойчивости и качества работы системы автоматического регулирования напряжения синхронного генератора
Назначение сар и требования к ней Автоматизация управления производственными процессами, энергетическими системами, транспортными объектами, научно-испытательскими установками и т. ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru