Xreferat.com » Рефераты по науке и технике » Усилитель модулятора лазерного излучения

Усилитель модулятора лазерного излучения

alt="Усилитель модулятора лазерного излучения" width="94" height="28" />.

Этим требованиям полностью соответствует транзистор КТ 610 А . Его основные технические характеристики приведены ниже.

Электрические параметры:

1. Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с ОЭ МГц;

2. Постоянная времени цепи обратной связи Усилитель модулятора лазерного излученияпс;

3. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ ;

4. Ёмкость коллекторного перехода при Усилитель модулятора лазерного излучения В пФ;

5. Индуктивность вывода базы Усилитель модулятора лазерного излучениянГн;

6. Индуктивность вывода эмиттера Усилитель модулятора лазерного излучениянГн.

Предельные эксплуатационные данные:

1. Постоянное напряжение коллектор-эмиттер Усилитель модулятора лазерного излученияВ;

2. Постоянный ток коллектора Усилитель модулятора лазерного излучениямА;

3. Постоянная рассеиваемая мощность коллектора Усилитель модулятора лазерного излучения Вт;

4. Температура перехода Усилитель модулятора лазерного излученияК.

3.3.3 Расчёт эквивалентной схемы транзистора

            3.3.3.1 Схема Джиаколетто

Усилитель модулятора лазерного излучения

Многочисленные исследования показывают, что даже на умеренно высоких частотах транзистор не является безынерционным прибором. Свойства транзистора при малом сигнале в широком диапазоне частот удобно анализировать при помощи физических эквивалентных схем. Наиболее полные из них строятся на базе длинных линий и включают в себя ряд элементов с сосредоточенными параметрами. Наиболее распространенная  эквивалентная схема- схема Джиаколетто, которая представлена на рисунке 3.6. Подробное описание схемы можно найти [3].


Рисунок 3.6 – Схема Джиаколетто

            Достоинство этой схемы заключается в следующем: схема Джиаколетто с достаточной для практических расчетов точностью отражает реальные свойства транзисторов на частотах  f £ 0.5fт ; при последовательном применении этой схемы и найденных с ее помощью Y- параметров транзистора достигается наибольшее единство теории ламповых и транзисторных усилителей.

Расчитаем элементы схемы, воспользовавшись справочными данными и приведенными ниже формулами [2].

при Усилитель модулятора лазерного излучения В
Усилитель модулятора лазерного излучения
            Справочные данные для транзистора КТ610А:

 Cк- емкость коллекторного перехода,

tс- постоянная времени обратной связи,

bо- статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ.

            Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по формуле :

Усилитель модулятора лазерного излучения                                                           (3.3.12)

Усилитель модулятора лазерного излучения

где U¢кэо – справочное или паспортное значение напряжения;

       Uкэо –  требуемое значение напряжения.

            Сопротивление базы рассчитаем по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения
                                                                                                      (3.3.13)

            Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения                                                                                               (3.3.14)

Усилитель модулятора лазерного излучения

            Найдем ток эмиттера по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения                                                                                                      (3.3.15)

Усилитель модулятора лазерного излученияА

            Найдем сопротивление эмиттера по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения                                                                            (3.3.16)

где Iэо – ток в рабочей точке, занесенный в формулу в мА.

Усилитель модулятора лазерного излучения
            Проводимость база-эмиттер расчитаем по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения

(3.3.17)

Усилитель модулятора лазерного излучения
            Определим  диффузионную емкость  по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения
                                                                                       (3.3.18)

            Крутизну транзистора определим по формуле:

Усилитель модулятора лазерного излучения

Усилитель модулятора лазерного излучения Усилитель модулятора лазерного излучения

(3.3.19)


3.3.3.2 Однонаправленная модель

Поскольку рабочие частоты усилителя заметно больше частоты , то из эквивалентной схемы можно исключить входную ёмкость, так как она не влияет на характер входного сопротивления транзистора. Индуктивность же выводов транзистора напротив оказывает существенное влияние и потому должна быть включена в модель. Эквивалентная высокочастотная модель представлена на рисунке 3.7. Описание такой модели можно найти в [2].

Усилитель модулятора лазерного излучения

Рисунок 3.7

Параметры эквивалентной схемы рассчитываются по приведённым ниже формулам [2].

Входная индуктивность:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                                  (3.3.20)

где Усилитель модулятора лазерного излучения–индуктивности выводов базы и эмиттера.

Входное сопротивление:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                                         (3.3.21)

где Усилитель модулятора лазерного излучения, причём , Усилитель модулятора лазерного излученияи  – справочные данные.

Крутизна транзистора:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                     (3.3.22)

где Усилитель модулятора лазерного излучения, , Усилитель модулятора лазерного излучения.

Выходное сопротивление:

Усилитель модулятора лазерного излучения.                                                                                  (3.3.23)

Выходная ёмкость:

Усилитель модулятора лазерного излучения.                                                        (3.3.24)

В соответствие с этими формулами получаем следующие значения элементов эквивалентной схемы:

Усилитель модулятора лазерного излучениянГн;

Усилитель модулятора лазерного излученияпФ;

Усилитель модулятора лазерного излученияОм

Усилитель модулятора лазерного излученияОм;

Усилитель модулятора лазерного излученияА/В;

Усилитель модулятора лазерного излученияОм;

Усилитель модулятора лазерного излученияпФ.

3.3.4 Расчет полосы пропускания.

Проверим обеспечит ли выбранное сопротивлении обратной связи Rос, расчитанное в пункте 3.3.1, на нужной полосе частот требуемый коэффициент усиления, для этого воспользуемся следующими формулами[2]:

Усилитель модулятора лазерного излучения(3.3.25)

Усилитель модулятора лазерного излучения                                    (3.3.26)

Найдем значение емкости коллектора при Uкэ=10В по формуле (3.3.12):

Усилитель модулятора лазерного излучения

Найдем сопротивление базы по формуле (3.3.13):

Усилитель модулятора лазерного излучения

            Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ найдем по формуле (3.3.14):

Усилитель модулятора лазерного излучения

            Найдем ток эмиттера по формуле (3.3.15):

Усилитель модулятора лазерного излученияА

            Найдем сопротивление эмиттера по формуле (3.3.16):

Усилитель модулятора лазерного излученияОм

            Определим  диффузионную емкость  по формуле (3.3.18):

Усилитель модулятора лазерного излученияпФ

Усилитель модулятора лазерного излучения,                     (3.3.27)

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                                  (3.3.28)

где    Yн – искажения приходящиеся на каждый конденсатор;

Усилитель модулятора лазерного излучениядБ,

или

Усилитель модулятора лазерного излучения                                                                                                 (3.3.29)

Усилитель модулятора лазерного излучения

Усилитель модулятора лазерного излучения

Усилитель модулятора лазерного излучения

Усилитель модулятора лазерного излучения

Усилитель модулятора лазерного излученияГц

            Выбранное сопротивление Rос обеспечивает заданный диапазон частот.

3.3.5 Расчёт цепей термостабилизации

Существует несколько вариантов схем термостабилизации. Их использование зависит от мощности каскада и от того, насколько жёсткие требования к термостабильности. В данной работе рассмотрены три схемы термостабилизации: пассивная коллекторная, активная коллекторная и эмиттерная.

3.3.4.1 Пассивная коллекторная термостабилизация

Данный вид термостабилизации (схема представлена на рисунке 3.8) используется на малых мощностях и менее эффективен, чем две другие, потому что напряжение отрицательной обратной связи, регулирующее ток через транзистор подаётся на базу через базовый делитель.

Усилитель модулятора лазерного излучения

Рисунок 3.8

Расчёт, подробно описанный в [3], заключается в следующем: выбираем напряжение  (в данном случае 7В) и ток делителя (в данном случае Усилитель модулятора лазерного излучения, где  – ток базы), затем находим элементы схемы по формулам:

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                           (3.3.30)

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                                   (3.3.31)

где Усилитель модулятора лазерного излучения– напряжение на переходе база-эмиттер равное 0.7 В;

Усилитель модулятора лазерного излучения.                                                                         (3.3.32)

Получим следующие значения:

Усилитель модулятора лазерного излученияОм;

Усилитель модулятора лазерного излученияОм;

Усилитель модулятора лазерного излученияОм.

3.3.4.2 Активная коллекторная термостабилизация

Активная коллекторная термостабилизация используется в мощных каскадах и является очень эффективной, её схема представлена на рисунке 3.9. Её описание и расчёт можно найти в [2].

Усилитель модулятора лазерного излучения

Рисунок 3.9

В качестве VT1 возьмём КТ361А. Выбираем падение напряжения на резисторе  из условия Усилитель модулятора лазерного излучения(пусть В), затем производим следующий расчёт:

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                                   (3.3.33)

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                              (3.3.34)

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                         (3.3.35)

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                            (3.3.36)

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                            (3.3.37)

где Усилитель модулятора лазерного излучения – статический коэффициент передачи тока в схеме с ОБ транзистора КТ361А;

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                            (3.3.38)

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                         (3.3.39)

Усилитель модулятора лазерного излучения.                                                                       (3.3.40)

Получаем следующие значения:

Усилитель модулятора лазерного излученияОм;

Усилитель модулятора лазерного излучениямА;

Усилитель модулятора лазерного излученияВ;

Усилитель модулятора лазерного излучениякОм;

Усилитель модулятора лазерного излученияА;

Усилитель модулятора лазерного излученияА;

Усилитель модулятора лазерного излучениякОм;

Усилитель модулятора лазерного излучениякОм.

Величина индуктивности дросселя выбирается таким образом, чтобы переменная составляющая тока не заземлялась через источник питания, а величина блокировочной ёмкости – таким образом, чтобы коллектор транзистора VT1 по переменному току был заземлён.

3.3.4.3 Эмиттерная термостабилизация

Для выходного каскада выбрана эмиттерная термостабилизация, схема которой приведена на рисунке 3.10. Метод расчёта и анализа эмиттерной термостабилизации подробно описан в [3].

Усилитель модулятора лазерного излучения

Рисунок 3.10

Расчёт производится по следующей схеме:

1.Выбираются напряжение эмиттера Усилитель модулятора лазерного излучения и ток делителя  (см. рис. 3.4), а также напряжение питания ;

2. Затем рассчитываются Усилитель модулятора лазерного излучения.

3. Производится поверка – будет ли схема термостабильна при выбранных значениях  и Усилитель модулятора лазерного излучения. Если нет, то вновь осуществляется подбор  и Усилитель модулятора лазерного излучения.

В данной работе схема является термостабильной при В и Усилитель модулятора лазерного излучения мА. Учитывая то, что в коллекторной цепи отсутствует резистор, то напряжение питания рассчитывается по формуле В. Расчёт величин резисторов производится по следующим формулам:

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                                    (3.3.41)

Усилитель модулятора лазерного излучения;                                                                            (3.3.42)

Усилитель модулятора лазерного излучения.                                                                  (3.3.43)

Для того, чтобы выяснить будет ли схема термостабильной производится расчёт приведённых ниже величин.

Тепловое сопротивление переход – окружающая среда:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                               (3.3.44)

где Усилитель модулятора лазерного излучения, – справочные данные;

Усилитель модулятора лазерного излученияК – нормальная температура.

Температура перехода:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                            (3.3.45)

где Усилитель модулятора лазерного излученияК – температура окружающей среды (в данном случае взята максимальная рабочая температура усилителя);

Усилитель модулятора лазерного излучения – мощность, рассеиваемая на коллекторе.

Неуправляемый ток коллекторного перехода:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                         (3.3.46)

где Усилитель модулятора лазерного излучения – отклонение температуры транзистора от нормальной;

Усилитель модулятора лазерного излучения лежит в пределах А;

Усилитель модулятора лазерного излучения – коэффициент, равный 0.063–0.091 для германия и 0.083–0.120 для кремния.

Параметры транзистора с учётом изменения температуры:

Усилитель модулятора лазерного излучения,                                                                  (3.3.47)

где Усилитель модулятора лазерного излучения

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: