Расчет минимальной мощности оптического излучения на входе фотоприемника

Фотодиод преобразует принимаемый оптический сигнал в электрический ток, пропорциональный мощности оптического сигнала. Следующий за фотодиодом усилитель усиливает полученный токовый сигнал и преобразует его в напряжение. Как и в любой системе связи, отношение сигнал-шум на выходе оптической системы и ее характеристики определяются тем звеном оптического приемника, где принятый сигнал имеет наименьший уровень. Следовательно, характеристики этого звена являются основными при проектировании всей системы связи.

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, таким образом, маскируют их. Следует различать шумы и радиопомехи, под которыми понимают те нежелательные сигналы, которые попадают в схему от внешних источников или от других частей системы и чье воздействие всегда можно свести к минимуму хорошей компоновкой схемы и надлежащей экранировкой элементов, подверженных влиянию помех.

Электрический сигнал содержит в себе дробовый шум, поскольку он порождается в результате случайного квантового процесса детектирования оптического сигнала в фотодиоде.

Всякий рассеивающий энергию элемент системы вносит шум. Таким образом, любое сопротивление в электронной цепи приводит к появлению теплового шума (шума Джонсона), обусловленного случайным тепловым движением носителей заряда. Это движение носителей заряда можно наблюдать в виде флуктуации тока в резисторе или соответствующих ему флуктуации напряжения на его выводах.

Эквивалентная шумовая схема для фотодиода и усилителя напряжения приведена на рис.7

рис.7

На ней изображены следующие источники шума: I*дш- учитывает умноженный дробовый шум фотодиода; I*тш- учитывает тепловой шум резистивных элементов; I*вх- учитывает эквивалентный токовый источник шума усилителя; U*вх- учитывает эквивалентный шумовой источник напряжения усилителя.

Выражение для отношения сигнал-шум на выходе усилителя:

[6, 1, 353, 14.4.10]

Слагаемые

;

; ;

;

Для удобства последующего анализа каждая из пяти составляющих шума в знаменателе обозначена буквами а . д. Величина SNR определяет качество канала связи и при проектировании системы связи минимально допустимое значение отношения сигнал-шум всегда оговаривается особо.

Отношение сигнал-шум может быть увеличено за счет увеличения коэффициента умножения М до тех пор, пока учитывающее дробовой шум слагаемое в, не станет преобладать над другими слагаемыми. Поэтому здесь всегда существует оптимальное значение М.

Увеличение сопротивления высокочастотного тракта R улучшает отношение сигнал-шум, пока слагаемые а и г значительны по величине.

При наличии коррекции на высоких частотах слагаемое б становится преобладающим и шум начинает возрастать пропорционально квадрату значения входной емкости. Поэтому весьма важно минимизировать значение С.

Перейти на страницу: 1 2 3

Прочтите также:

Разработка тестопригодной микропроцессорной системы на базе микроконтроллера
Курсовой проект - самостоятельная комплексная работа, выполняемая учащимся на заключительном этапе изучения дисциплины «Техническая эксплуатация и ремонт ЭВС». Темой данного курсового ...

Разработка цифрового датчика скорости
погрешность Поставленная задача звучит таким образом: Программным способом реализовать датчик угловой скорости вращения электродвигателя. В современных системах управлен ...

Проектирования микропроцессорной системы управления объектом
Целью курсового проектирования является приобретение навыков разработки микропроцессорных систем (МПС) на примере проектирования микропроцессорной системы для управления некоторым объект ...

Основные разделы

2020 © Все права защищены! >> www.techeducator.ru