Энергетический расчет ОЭП (схема с коллиматором)
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
а фототока. Дробовый шум фототока фотодиодов и электровакуумных фотоэлементов:
(33)
(34)
Здесь следует использовать величину чувствительности ПОИ к падающему на него в данном ОЭП излучению заданного ИИ.
Суммарные значения тока и напряжения шума ПОИ с учетом дробового шума фототока:
(35)
(36)
(А)
(В)
Аналогично можно учесть и другие составляющие шума для условий конкретной задачи.
Кроме собственных шумов ПОИ при расчете ОЭП следует учитывать тепловой шум резистора нагрузки и шум активного элемента предварительного усилителя.
Среднее квадратическое значение теплового шума резистора нагрузки в полосе частот :
, (37)
где - температура резистора нагрузки.
Величина шума активного элемента предварительного усилителя может быть взята в справочниках на соответствующие элементы техники. При этом следует учитывать схему включения. Для полевых транзисторов характерной составляющей является тепловой шум канала, который характеризуется эквивалентным шумовым сопротивлением:
(38)
где - крутизна вольт-амперной характеристики полевого транзистора (типовое ее значение - ?(1…3)•10-3 А/В).
Среднее квадратическое значение напряжения шума полевого транзистора в полосе частот , приведенное к его выходу
, (44)
где - температура полевого транзистора.
Суммарное значение тока и напряжения шума ПОИ, входной цепи и предварительного усилителя в эффективной полосе частот электронного тракта:
(39)
(40)
Пользуясь рассчитанными ранее значениями амплитуд переменных составляющих потока излучения , фототока и напряжения фотосигнала , а также порога чувствительности ПОИ по отношению к излучению заданного ИИ в заданной полосе частот электронного тракта и тока шума или напряжения шума , можно рассчитать отношения сигнал/шум без учета () и с учетом () влияния входной цепи и предварительного усилителя:
; (41)
8. Сводные результаты расчетов
В ходе выполнения курсового проекта мы изучили и применили методику расчета потока излучения, поступающего на приемник оптического излучения для схемы с коллиматором; порядок пересчета справочных параметров приемника оптического излучения в параметры для излучения реального источника излучения; порядок расчета шумов приемника оптического излучения и шумовой погрешности для двух типов ОЭП. Результаты расчетов представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Сводная таблица результатов расчетов, проведенных в проекте
ПоказательОбозначениеЕд. изм.ВеличинаПоток излучения, падающий на фоточувствительный элемент ПОИ Вт0,0007Коэффициент использования паспортного ИИ заданным ПОИ -59,01Коэффициент использования заданного ИИ заданным ПОИ -32,42КПД глаза для излучения паспортного ПОИ -0,128КПД глаза для излучения заданого ПОИ -0Интегральная токовая чувствительность заданного ПОИ к излучению заданного ИИ А/Вт0,364Амплитуда переменной составляющей сигнала мА0,255Постоянной составляющая тока на выходе ПОИ. мА0,255Напряжение шума в заданной полосе частот электронного трактаъ В Ток шума в заданной полосе частот электронного трактаъ АПорог чувствительности по отношению к излучению заданного ИИ Вт Дробовый шум фототока А В Суммарное значение тока шума с учетом дробового шума А Суммарное значение напряжения шума с учетом дробового шума В
Заключение
Оптоэлектроника является одним из самых актуальных направлений современной электроники. Оптоэлектронные приборы характеризуются исключительной функциональной широтой, они успешно используются во всех звеньях информационных систем для генерации, преобразования, передачи, хранения и отображения информации. При создании оптоэлектронных приборов используется много новых физических явлений, синтезируются уникальные материалы, разрабатываются сверхпрецизионные технологии. Оптоэлектроника достигла стадии промышленной зрелости, но это только первоначальный этап, так как перспективы развития многих ее направлений практически безграничны. Новые направления чаще всего возникают как слияние - интеграция - ряда уже известных достижений оптоэлектроники и традиционной микроэлектроники: таковы интегральная оптика и волоконно-оптические линии связи; оптические запоминающие устройства, опирающиеся на лазерную технику и голографию; оптические транспаранты, использующие успехи фотоэлектроники и нелинейной оптики; плоские безвакуумные средства отображения информации и др.
Оптоэлектронику как научно-техническое направление характеризуют триотличительные черты.
. Физическую основу оптоэлектроники составляют явления, методы и средства, для которых принципиальны сочетание и неразрывность оптических и электронных процессов.
. Техническую основу оптоэлектроники определяют конструктивнотехнологические концепции современной микроэлектроники: миниатюризация элементов; предпочтительное развитие твердотельных плоскостных конструкций; интеграция элементов и функций; применение специальных сверхчистых материалов и методов прецизионной групповой обработки.
. Функциональное назначение оптоэлектроники состоит в решении задач информатики: генерации (формировании) информации путем преобразования внешних воздействий в соответствующие электрические и оптические сигналы; передаче информации; преобразовании информации.
Для решения перечисленных задач в оптоэ