18145

Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ)

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лекция 12. Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля ПРОМ Приемный оптический модуль включает: фотодиод pin или лавинный фотодиод; предварительный усилитель; блок автоматической регулировки усиления. Малошумящий усилитель вып...

Русский

2013-07-06

196.27 KB

116 чел.

Лекция 12.

Методы расчета чувствительности приемного оптического модуля (ПРОМ)

Приемный оптический модуль включает:

  1.  фотодиод p-i-n или лавинный фотодиод;
  2.  предварительный усилитель;
  3.  блок автоматической регулировки усиления.

Малошумящий усилитель выполняется по двум схемам:

  1.  высокоимпедансный усилитель;
  2.  трансимпедансный усилитель.

Вых.

Ku

Корр.

АЧХ

RH

Есм

Вых.

Ku

ROC

h

Структурные схемы этих усилителей показаны на рис.12.1.

а) высокоимпедансный усилитель  б) трансимпедансный усилитель

Рис. 12.1. Структурная схема малошумящего усилителя

Схема, показанная на рис. 12.1 а) характеризуется большим входным сопротивлением. Для коррекции АЧХ используются корректоры.

В схеме, показанной на рис. 12.1 б) расширение полосы пропускания производится за счет отрицательной обратной связи.

Чувствительность (в данном случае) – это минимальная средняя по времени мощность оптического сигнала на входе ПРОМ при заданных характеристиках этого сигнала и обеспечения требуемого отношения сигнал/шум или коэффициента ошибок . Коэффициент ошибок учитывает вероятность ложного восприятия сигнала.

Связь между и следующая:

если  

Чувствительность ПРОМ определяется в энергетических и логарифмических величинах.

В энергетических величинах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

,   (Вт)       (12.1)

– требуемое соотношение сигнал/шум;

– эквивалентная мощность шумового тока ПРОМ в заданной полосе частот, соответствующей определенной скорости передачи информации;

- чувствительность фотоприемника на длине волны излучения лазера.

В логарифмических единицах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

, дБМ   (12.2)

Чувствительность ПРОМ определяется как параметрами фотоприемника, так и параметрами предусилителя.

На входе предусилителя устанавливаются малошумящие СВЧ активные элементы. К ним относятся биполярный транзистор на основе  кремния или  полевой транзистор. Вклад в эквивалентную мощность шумового тока () вносят шумы приемника излучения, резистора его нагрузки и шумы первого транзистора предусилителя.

Приведем соотношение для расчета для схем, использующих p-i-n фотодиод и лавинный фотодиод (ЛФД), а в качестве предусилителя –  полевой транзистор и биполярный транзистор.

Расчет ПРОМ с p-i-n фотодиодом и полевым транзистором

Схема приемного оптического модуля с p-i-n фотодиодом и полевым транзистором показана на рис.12.2.

Рис.12.2. Схема ПРОМ с p-i-n фотодиодом и полевым транзистором

Основные расчетные формулы, которые используются при расчете ПРОМ, приведены ниже.

Эквивалентную мощность шумового тока ПРОМ определяют, используя следующее соотношение:

, А2    (12.3)

Коэффициенты и рассчитывают, пользуясь следующими соотношениями:

,  А2/Гц           (12.4)

,  А2/Гц   (12.5)

, – интегральные коэффициенты, зависящие от амплитудно-частотной характеристики приемного оптического модуля (для типичных АЧХ , );

– скорость передачи информации;

– постоянная Больцмана;  

– температура;

, – коэффициенты, учитывающие шумы стока и шумы наведенные на затвор;

– сопротивление нагрузки;  

– заряд электрона;  

– темновой ток через фотодиод;

– крутизна характеристик полевого транзистора в рабочей точке;

– суммарная емкость, включающая следующие компоненты:

        (12.6)

емкость p-i-n перехода;

– емкость монтажа;

и – емкости перехода затвор-исток и затвор-сток соответственно;

– емкость входа, определяемая соотношением:

     (12.7)

Сопротивление нагрузки выбирают из условия, что его вклад в эквивалентную мощность шума составляет не более 10% и определяют согласно соотношению:

  (12.8)

Спектральная плотность шума полевого и биполярного транзистора следующие:

  

Расчет приемного оптического модуля на основе p-i-n фотодиода и биполярного транзистора.

Схема приемного оптического модуля на основе p-i-n фотодиода и биполярного транзистора показана на рис.12.3.

Рис.12.3. Схема ПРОМ с p-i-n фотодиодом и биполярным транзистором

Основные расчетные формулы, которые используются при расчете ПРОМ, приведены ниже.

Эквивалентную мощность шумового тока ПРОМ определяют, используя следующее соотношение:

, А2       (12.9)

Коэффициенты , и рассчитывают, пользуясь следующими соотношениями:

, А2/Гц   (12.10)

, А2/Гц2   (12.11)  

, А2/Гц3      (12.12)

– статический коэффициент усиления биполярного транзистора по току;

– динамическое входное сопротивление биполярного транзистора;

Сопротивление нагрузки определяется согласно соотношению:

(12.13)

Расчет чувствительности ПРОМ на основе ЛФД, полевого и биполярного транзисторов осуществляется в энергетических и логарифмических величинах.

В энергетических величинах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

    (12.14)

– эквивалентная мощность шумового тока для полевого транзистора или биполярного транзистора, рассчитанная по предыдущим формулам;

– заряд электрона;

– умножаемая часть темнового тока лавинным ФД;

– среднее значение коэффициента лавинного умножения;

– показатель избыточного шума (для ЛФД (Si), для ЛФД (Ge)).

В логарифмических единицах чувствительность ПРОМ определяется согласно соотношению:

 , дБм    (12.15)

Среднее значение коэффициента лавинного умножения определяется согласно соотношению:

      (12.16)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

32880. Общественно-экономическая формация и цивилизация 38.11 KB
  Общественноэкономическая формация в марксизме стадия общественной эволюции характеризующаяся определённой ступенью развития производительных сил общества и соответствующим этой ступени историческим типом экономических производственных отношений которые зависят от неё и определяются ею. Не существует формационных ступеней развития производительных сил которым не соответствовали бы обусловленные ими типы производственных отношений. Как ступени исторического развития человечества следующие за варварством. Как уровень ступень...
32881. Социальная структура. Классы и классовая борьба. Интеллигенция 42.81 KB
  Устойчивые связи между любыми элементами общества устойчивые взаимозависимости корреляции; 2. В широком смысле под социальной структурой понимается строение общества в целом совокупность устойчивых связей между его основными функциональными сферами экономикой политикой культурой и др. В узком смысле под социальной структурой общества понимается деление общества на различные социальные группы системы устойчивых связей между ними а также внутренняя структура различных социальных общностей. В европейской философии XVIIXVIII...
32882. Государство. Монархия и республика. Право 45.02 KB
  Государство. Государство ядром полит. Государство это соц. Теории происхождения государство: 1.
32883. Общественное сознание и его структура. Ценности, нравственность, искусство 39.97 KB
  Общественное сознание и его структура. Общественное сознание воззрения людей в их совокупности на явления природы и социальную реальность выраженные в созданных обществом естественном или искусственном языке творениях духовной культуры социальных нормах и взглядах соц. Сознание людей может отставать от общественного бытия и не соответствовать ему. 3 Общественное сознание активно воздействует на всю жизнь общества.
32884. Революция и реформа. Смена лидеров в истории 45.35 KB
  Революция и реформа. Революция радикальное коренное глубокое качественное изменение скачок в развитии общества природы или познания сопряжённое с открытым разрывом с предыдущим состоянием. Социальная революция качественный скачок в развитии общества который сопровождается переходом государственной власти в руки революционного класса или классов и глубокими изменениями во всех сферах общественной жизни. В марксистской традиции введено разделение на буржуазные революции Приводят к замене феодализма капитализмом в экономике не до...
32885. Русская аксиология 49.6 KB
  Человека интересует не просто истина, а значение объекта для человека, для удовлетворения его потребностей. Человек оценивает факты своей жизни по их значимости, реализует ценностное отношение к миру. Ценностью является для человека все, что имеет для него определенную значимость
32886. Философия как мировоззрение. Предмет философии. Основной вопрос философии. Материализм и идеализм 41.21 KB
  Предмет философии. Основной вопрос философии. Предметы философии круг вопросов которые изучает философия. Структура предмета философии: Онтология Учение о бытие; Гносеология Учение о познании; Человек; Общество.
32887. Мифология как мировоззрение. Первобытная мифология. Религия как мировоззрение 38.38 KB
  Мифы пытаются дать ответ на следующие вопросы: Происхождение Вселенной Земли и человека; Объяснение природных явлений; Жизнь судьба смерть человека; Деятельность человека и его достижения; Вопросы чести долга этики и нравственности. Религия как мировоззрение: Религия форма мировоззрения основанная на вере в наличие фантастических сверхъестественных сил которые влияют на жизнь человека и окружающий мир. При религиозном мировоззрении для человека характерна чувственная образноэмоциональная а не рациональная форма...
32888. Античная философия. Пифагор, Сократ, Платон, Аристотель. Демокрит, Эпикур 48.3 KB
  Милет: Философия охватывала все науки и не ставила ключевого вопроса философии но был поставлен вопрос о первопричине мира. Один из основателей атомистики и материалистической философии. Сократ Платон Аристотель: Сократ Его учение знаменует переход философии к рассмотрению человека от рассмотрения природы и мира. Его деятельность поворотный момент античной философии.