МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
Кафедра Светотехники
Типовой расчет по курсу «Приемники излучения»
«Расчет электронной схемы включения приемника излучения, согласованной с усилительной схемой по сигналу»
Выполнила: Нилова Ирина, ЭР-06-07
Проверил: Григорьев А.А.
Москва
2010
ЗАДАНИЕ
1. Рассчитать схему включения фотоприемника. (Фоторезистор поставить в режим согласованной нагрузки).
2. Разработать принципиальную электронную схему предварительного усилителя, обеспечивающую согласование с приемником по сигналу. Обеспечить коэффициент усиления предусилителя в диапазоне 10 – 100.
3. Рассчитать сигнал на выходе фотоприемного устройства.
Исходные данные для расчета (вариант 5):
Тип ФП Тпр, К Rт, Ом Тис, К Fн, Гц
F, Гц
Тип тр. Фпр, Вт ФД – 8к 295 - 3000 80 3840 КП303А
Параметры фотодиода ФД–8к:
Габаритные размеры:
размер фоточувствительного элемента, мм 2*2
, мкм
0,5..1,12
max, мкм
0,85..0,92 Uр, В 20 Iт, мкА 1 Si инт, мА/лм
6*
Материал Si-кремний
Спектральная чувствительность фотодиода:
Параметры транзистора КП303А:
Габаритные размеры:
Входная ёмкость , пФ
6
Проходная ёмкость, пФ
2
Выходная ёмкость, пФ
0 Iс max, мА 20 Iз max, мА 5 Uси max, В 25 Uзи max, В 30 Uзс max, В 30 параметры приведены для температуры окружающей среды
-40..+85С
ВАХ транзистора:
фотоприемник усилитель транзистор сигнал
Составим схему предварительного усилителя сигнала на полевом транзисторе
МОм - сопротивление утечки цепи затвора
Гц – верхняя частота
- выходное сопротивление схемы включения в режиме согласованной нагрузки (Фоторезистор необходимо поставить в режим согласованной нагрузки, т.е. сигнал на выходе фоторезистора должен достигать максимального значения. Сигнал на выходе максимален, когда темновое сопротивление фоторезистора равно сопротивлению нагрузки )
МОм
МОм
Для обеспечения согласования схемы с приемником по сигналу необходимо, чтобы входное сопротивление усилителя было много больше выходного сопротивления
схемы включения. (В данном случае в 5 раз).
МОм
МОм, т.к. -нужно использовать истоковый повторитель.
Для согласования по сигналу необходимо, что бы выходное сопротивление было много меньше, сопротивления затвора. Т.к. максимальное сопротивление затвора 1МОм, а рассчитанное выходное сопротивление МОм, то для увеличения входного сопротивления схемы, используем схему истокового повторителя:
Составим схему усилительного каскада с истоковым повторителем
Обозначения: Ri –темновое сопротивление ФП; RH – сопротивление нагрузки; RФ, СФ – сопротивление и емкость фильтра; R31, R32, CЗ2 - сопротивление и емкость затвора; RU2, RU2, RU1, СU1– сопротивление и емкость истока; RC1, CC1 - сопротивление и емкость стока; С1 – емкость связи; ЕП – напряжение питания.
Найдем рабочую точку транзистора из зависимости
Рассмотрим кривую В, получаем следующие значения
В; мА;
Кривая В; мА.
мА; В
Напряжение питания
В (В)
Крутизна транзистора
мА/В
Условие выполнения согласования по сигналу:
; ;
(з-н Ома); 1 кОм
кОм
кОм
МОм
МОм согласование выполняется
нФ
- необходимо для исключения влияния постоянного напряжения на схему включения
нФ- обеспечивает нижнюю частоту
Коэффициент усиления основного усилительного каскада
кОм (по з-ну Ома)
обеспечен коэффициент усиления предусилителя в диапазоне 10 – 100.
(по з-ну Ома) кОм- необходимо для обеспечения значений и
нФ- обеспечивает верхнюю частоту
кОм
мФ- устраняет действие отрицательной обратной связи, возникающей из-за
(- выходное сопротивление усилительного каскада)
(- входное сопротивление следующего усилителя)
мкФ - обеспечивает связь с последующими каскадами, сигнал должен передаваться без искажений
(в режиме согласования )
МОм
нФ –
Сф, Rф – цепочка устраняет влияние паразитной обратной связи, возникающей из-за неидеальности источника питания
Разработанная электронная схема предварительного усилителя обеспечила согласование с приемником по сигналу. ............
