Разделы

Расчет измерительного тракта

В этот тракт входят; ФД, ПТН, ФНЧ. Исходные данные для расчета: фотодиод многокомпонентный (AsYnGa), коэффициент передачи 0.7 . 0,8 (А/Вт); темновой ток: Iт<10-7 (А).

Пределы измерения входной мощности (при номинальной мощности оптического генератора 1 мВт (или 0 дБм) при затухании ВС от 0 до 40 дБ: от 1000 мкВт до 100 нВт (0-40 дБм).

В качестве ПТН можно использовать две схемы с различными режимами Работы ФД: фотодиодный (рис.4.1) и фотовольтаический (рис. 4.2).

Рис. 4.1 Фотодиодный режим работы ФД

Рис. 4.2 Фотовольтаический режим работы ФД

В фотодиодном режиме через нагрузку RH течет два тока Iт и Iф, то есть:

Iн = Iт + Iф

Поскольку темновой ток или тепловой ток Iт, существенно зависит от температуры, то появляется значительная погрешность измерения при измерении фототоков IфIт. При изменении Т (температуры) от 20о С до 30° С, Iт удваивается, его изменение Δ Iт непосредственно входит в погрешность измерения

Таким образом, делаем вывод о невозможности использования этого режима работы ФД.

В фотовольтаическом режиме ФД работает без начального смещения в режиме короткого замыкания. Так как Iт = 0, то здесь нет рассматриваемой выше погрешности, но появляется другая составляющая погрешности, обусловленная также влиянием температуры окружающей среды.

Рассмотрим эквивалентную схему работы операционного усилителя в фотовольтаическом режиме (рис. 4.3). Где есм - паразитный источник напряжения смещения усилителя.

Рис. 4.3 Эквивалентная схема операционного усилителя в фотовольтаическом режиме

Коэффициент усиления в этой схеме:

К =

,

Где Rд - дифференциальное сопротивление ФД при нулевом смещении.

Rд = (4.4)

Rд так же, как и Iт зависит от температуры, к примеру:

При Т= 20°С → Rд = 300 кОм

При Т = 30°С → Rд = 150 кОм

Входное напряжение для полезного сигнала:

Uвых.фIф Rос

А для паразитного источника:

Uвых.см=есм · k=есм · 30 Rос · Iт (4.6)

Большую часть напряжения смещения можно скомпенсировать при настройке прибора, поэтому в последнее выражение необходимо подставить остаточное напряжение, которое с учетом изменения температуры для прецизионных интегральных операционных усилителей:

Δ есм< 100 мкВ.

В связи с этим:

Uвых.см. = 3 · 10-3 ·Rос · Iт

Из равенства Uвых.ф. = 3 · 10-3 · Roc · Iт, определим условия нормальной работы ПТН:

300

При Iт = 0,1 мкА и Iф.мин = 7 нА

= 14

И таким образом, условие выполняется с запасом.

Функциональная схема ПТН, МК и ФНЧ изображена на рис.4.4.

Рис. 4.4 Функциональная схема ПТН, МК и ФНЧ

Пределы измерения затухания переключаются переключателем S1, которой коммутирует резисторы в цепи отрицательной обратной связи ОУ1. Минимальное значение сопротивления в цепи, в отрицательной обратной связи соответствует максимальному сигналу, то есть пределу шкалы 0 дБм. При этом максимальный ток ФД равен 0,7 мА. При R1 = 1 кОм Uптн = 0,7В. Далее на пределе измерения -10 дБм, когда сигнал упадет в 10 раз, включается R2 = 10 кОм и сигнал на выходе ПТН восстанавливает прежнее значение.

Очевидно, что R3 = 100 кОм и R4 = 1 МОм. Примем, что на измерительный вход ЛK подается сигнал уровня 1В, тогда коэффициент передачи ОУ2 должен быть

Перейти на страницу: 1 2

Другие материалы

Создание лабораторного стенда для изучения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на основе промышленного микроконтроллера
Тема данной бакалаврской работы - создание лабораторного стенда для изучения аналого-цифрового преобразователя (АЦП) на основе промышленного микроконтроллера (МК). Разработка является ак ...

Проектирование электропитания устройств связи и автоматики
Система электропитания стационарных устройств связи и автоматики - сложный комплекс, на который приходится более 40 % количества повреждений и стоимости оборудования. Цель работы ...

Разработка регулятора температуры
Темой данного курсового проекта является разработка регулятора температуры. Электроника является универсальным и исключительным средством при решении проблем в самых различных областях ...

Копирайт 2020 : www.ordinarytech.ru