Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






ПОРОГ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИЕМНОГО ОПТОЭЛЕКТРОННОГО МОДУЛЯ. ОПТИМАЛЬНЫЙ И КВАЗИОПТИМАЛЬНЫЙ ПРИЕМЫ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ С ПРЯМЫМ ФОТОДЕТЕКТИРОВАНИЕМ



21.1 Эквивалентная схема фотодетектора для расчета льношения С/Ш

 

Минимальная средняя мощность оптического сигнала на входе ПРОМ, при которой обеспечиваются заданные отношения сигнал/шум или вероятность ошибки, называется порогом чувствительности. Для определения порога чувствительности, а также таких параметров ПРОМ, как помехоустойчивость и эквивалентная шумовая мощность (ЭШМ), необходимо представить эквивалентную схему фотодетектора ПРОМ с указанием источника полезного сигнала и основных источников шумов. Далее следует рассчитать ток (напряжение) полезного сигнала и сравнить его с током (напряжением) источников шумов, определить МДМ при действии шумов различного вида и рассмотреть возможность реализации оптимального приема.

Обобщенная эквивалентная схема фотодетектора ПРОМ приведена на рис. 21.1, где приняты следующие обозначения: Рос - мощность оптического сигнала (излучения), поступающая на вход ФД из ОВ; Iс - ток полезного сигнала (фототек) на выходе ФД (20.1); Rф - динамическое сопротивление ФД; Сф - емкость переходов фотодиода; - ток дробового итемновых шумов на входе ФД (20.1) и (20.3); Rвх и Свх - входные сопротивления и емкость предварительного усилителя (ПУс) с коэффициентом усиления К; Iсш - ток тепловых шумов сопротивления (нагрузки ФД) и собственных шумов усилителя.

В фотоприемных устройствах (ФПУ) ВОСП в основном находят применение два типа предварительных усилителей фототоков: интегрирующие и с обратной связью (трансимпедансные).

Эквивалентная обобщенная схема интегрирующего усилителя (ИУ) приведена на рис. 19.2, где Iс - ток ФД, возникающий под воздействием мощности оптического излучения; С - эквивалентная емкость, учитывающая емкость переходов ФД, входную емкость усилителя и паразитные емкости монтажа элементов фотодетектора и усилителя; R - эквивалентное сопротивление, учитывающее динамическое сопротивление фотодиода, его цепей смещения и входное сопротивление усилителя; К - коэффициент усиления усилителя; Ск, Rк1 и Rк2 - элементы корректирующего четырехполюсника.

Основным недостатком ИУ является их насыщение при работе в ЦВОСП при приеме цифровых последовательностей с длинными сериями «1». Поэтому ИУ предпочтительно применять в ФПУ аналоговых систем передачи.

Применение ИУ с высоким входным сопротивлением помогает уменьшить шумы ФПУ, но при этом возникает необходимость осуществления значительной по величине коррекции. Такая коррекция должна выполняться для каждой схемы соединения «фотодиод - усилитель» и не может быть выполнена заранее, так как значения R и С изменяются от прибора к прибору (фотодиод, операционный усилитель и т. д.), от схемы к схеме и часто зависят от температуры. В результате каждая схема должна настраиваться индивидуально.



При выполнении условия R<1/(2пВС) нет необходимости в применении корректирующего четырехполюсника с большим перепадом затухания на крайних частотах полосы пропускания, следовательно, отпадает потребность в усилителе с большим коэффициентом усиления К.

В зависимости от значения R и выполнения условия R<1/(2пВС) различают ИУ с низким и высоким входными сопротивлениями. Наименьшими шумами обладают ИУ с высоким входным сопротивлением. Поэтому в схемах ПРОМ с р-i-n ФД предпочтение отдается ИУ с высоким входным сопротивлением.

Обобщенная эквивалентная схема усилителя с обратной связью (ОС) показана на рис. 19.3. Здесь в основном использованы такие же обозначения Iс, R и С,что и для схемы ИУ; Rос - сопротивление ОС; VD - туннельный диод.

Трансимпедансные усилители (ТИУ), усилители с глубокой ОС по напряжению, можно рассматривать как преобразователи «ток - напряжение» с коэффициентом преобразования Uвых/Iвх, имеющим размерность сопротивления. По сравнению с ИУ эти усилители схематически проще. Сопротивление обратной связи Rос определяется из условия, что шумы ТИУ не превышают шумов фотодиода.

Сопротивление Rос определяет входное и выходное сопротивления усилителя, его динамический диапазон и полосу пропускания на уровне 3 дБ. Практически все параметры передачи ТИУ зависят от сопротивления ОС.

Благодаря действию ОС в ТИУ происходит снижение входного сопротивления и может отпасть необходимость в высокочастотной коррекции. Основной недостаток ТИУ - уменьшение динамического диапазона с увеличением входного тока. Для расширения динамического диапазона ТИУ при большом значении фототека сопротивление Rос шунтируется туннельным диодом VD.



Для ТИУ характерно снижение устойчивости при работе в широкой полосе частот и ухудшение частотных характеристик за счет паразитных емкостей цепей ОС, для компенсации которых требуется включение индуктивностей, что в целом приводит к увеличению шумов ТИУ.

Оба рассмотренных типа усилителей, как правило, выполняются в интегральном исполнении.

При проектировании волоконно-оптических линии связи одним из главных критериев является необходимость поддержания на входе ПРОМ минимально допустимого отношения С/Ш. Для цифровых систем передачи защищенность должна быть не хуже 20..30 дБ, в то время как для аналоговых систем передачи требуются значения не менее 50...60 дБ.

 

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!