гнальная не порушується.
Оцінимо шумові характеристики підсилювача. Для цього обчислимо фактор шуму за формулою:
(3.36)
Т.к. фактор шуму F=1,08, то схема підсилювача практично не шумить. Відношення сигнал/шум на виході підсилювача визначається наступним чином:
, (3.37)
Т.к. за умовою, то:
.2.2 Попередній підсилювач на операційному підсилювачі (ОУ)
Схема попереднього підсилювача на ОП зображена на рис.9.
З | 4 | по найменшому коефіцієнту шуму для R г=1,5 МОм вибираємо операційний підсилювач 140УД 8. Він має наступні параметри:
Коефіцієнт посилення До u=25? 10 березня;
Коефіцієнт ослаблення синфазного сигналу До о.с. =80 дБ;
Вхідний струм I вх=0,05 нА;
Різницевий вхідний струм I р=0,02 нА;
Споживаний струм I п=3 мА;
Діапазон напруги живлення DU п=15В.
Рис.9.
Розрахуємо елементи схеми попереднього підсилювача.
Опір резистора в ланцюзі зворотного зв'язку одно:
, (3.38)
де С=Спараз + Сос
Сос=10 пФ, Спараз=90 пФ; С=90 + 10=100 пФ.
У результаті:
МОм
Ємності конденсаторів ФВЧ рівні:
, (3.39)
де Гц.
7 Ом;
0.16 нФ
, (3.40)
де Rвих, ОУ" Rн, с ,, тому:
, (3.41)
Rн, з вибрали рівним 10 кОм, в результаті отримаємо:
нФ
Конденсатори Сф +, СФ вибираємо з номінальним значенням ємності 47 нФ і 68 нФ відповідно. Діоди VD1 і VD2 вибираємо типу КД 522. З ряду Е 24 вибираємо: Rос=0.18 МОм; Ср, 1=0.16 нФ; Ср, 2=25 нФ.
Еквівалентна схема попереднього підсилювача на ОП зображена на рис.10.
Рис.10
Вхідний струм схеми дорівнює:
Iвх=Uс/Rг (3.42)
Iвх=5.01? 10-3/1,5? 106=3.4 нА
Напруга сигналу на виході схеми:
Uс, вих=-Iвх? Zос, (3.43)
де, (3.44)
т.к. Rос" Xос, то Zос=Rос і сигнал на виході:
Uс, вих=-Iвх? Rос, (3.45)
Uс, вих=3.4? 10-9? 0.176? 106=0.598 мВ.
Напруга шуму генератора на виході передпідсилювача:
, (3.46)
де, (3.47)
Df=fв-fн.
В | 4 | відсутня експериментальна залежність шумового струму від частоти для підсилювача з польовим транзистором на вході 140УД 8. Це пояснюється тим, що шумовий струм такого підсилювача важко виміряти через його малого значення. Можна лише відзначити, що в діапазоні частот 10 Гц ... 100 кГц значення Iш, f підсилювача типу 140Уд 8 менше ніж 0,5? 10-5 нА/Гц.
З вище сказаного випливає, що в діапазоні частот
Df=9? 103-0,9? 103=0,81? 103 Гц значення Iш, f=0,5? 10-5 нА/Гц.
Тоді згідно з формулою (3.42) Iш, Df, ОУ=0,5? 10-5 нА/Гц.
З | 4 | залежність шумової напруги ОУ 140УД 8 від частоти приведено рис.11. З рис.11 визначимо Uш, Df, ОУ за формулою:
(3.48)
У даній формулі замінимо інтегрування на підсумовування з Df=900 Гц. Тоді в діапазоні частот від fн=0,9? 103 до fв=9? 103 Гц отримаємо формулу виду:
. (3.49)
Рис.11
Дані для розрахунку за формулою (3.44) наведені в табл.5.
Таблиця 5.
F, Гц? 10 березня U ш, f, нВ/ГцU 2 ш, f, нВ 2/Гц? 10 березня 1.3550.72.572.2550.62.563.1550.52.554.0550.42.544.9550.42.545.8550.42.546.7550.52.557.6550.62.568.5550.72.57Сумма:22.98
Підставляючи отримане значення в формулу (3.49) отримаємо:
4.547 мкВ
Визначимо напругу шуму генератора на виході передпідсилювача за формулою (3.46):
60.1мкВ.
Знайдемо відношення сигнал/шум на виході підсилювача на ОП:
N=Uс, вих/Uш, вих, (3.45)
в результаті отримуємо:
N=0.598? 10-3/60.1? 10-6=9,95
Висновок
приймач випромінювання фоторезистор підсилювач
У цій роботі розрахували рівень власних шумів двох обраних ПІ (фоторезисторів на основі PbSe і PbS). Отримали наступні значення:
Для PbSe:
У
У
Для PbS:
У
У
Кращий з цих двох ПІ - фоторезистор на основі PbS, тому він має мінімальний рівень власних шумів.
Для оптимального ПІ (PbS) визначили мінімальне значення потоку ІІ і освітленості на чутливій поаерхності ПІ в енергетичних і світлових величинах:
...
