Главная  Оптические магистрали 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [ 119 ] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

Рис. 14.12. Эквивалентная шумовая схема усилителя с обратной связью


Следовательно, V=-(-i?„.,Al/)/fl +

А AR

-Ro,,MI/(\+\/A i Ro.jAR) 11 + /2я/С/?„.с/(1 + Ro.cfR + 4)1

о.с j 2л/С/?о.с

Прн выполненнн условия окончательно находим

-Ro.cMl

(14.5.2)

(14.5.3)

(14.5.4)

(i+jinfCRoe/A)

Таким образо.м, не потребуется никакой последующей коррекции

сигнала в полосе частот О ... Af прн условии, что выполняется соотношение

Л » 2яС;?о., Д/. (14.5.5)

В этом случае

V-R„,MI. (14.5.6)

Эквивалентная шумовая схема усилителя с обратной связью представлена на рис. 14.12. Источник шумового тока /о.ш учитывает дробовой шум, шум тока усилителя и тепловой шум резисторов смещения и входного сопротивления усилителя, как это представлено уравнением (14.4.5). Шум обратной связи Vo.c представляет собой простое шумовое напряжение, генерируемое на резисторе обратной связи.

(К;.с)* = 4*ТЯ„.,.

(14.5.7)

Спектральную плотность шума Уш на выходе усилителя можно найти следующим образом. Сначала мы вычислим спектральную плотность шума на выходе, создаваемую каждым из трех источников шума Vy, 1о.ш и Vo.c (Ут, Ушг и Ушз соответственно), а затем, используя



принцип суперпозиции, найдем сумму средних квадратов найденных величин. Таким образом, для источника шумового напряжения

;-f-,-)(i+"-<)--

откуда находим

Для шумового источника тока можно написать

Vt,2 I

1,1, J2n/C ,

-r- -r-n--;- - - о.ш

(14.5.8)

(14.5.9)

(14.5.10)

Для источника niyMa, обусловленного обратной связью, справедливо соотношение

Vtns -= Vo*.c-h Vl,3/i--A)--..= VS.c/(l Ь IM) « V*o.c. (14.5.11)

Следовательно, общая спектральная плотность шума на выходе усилителя

-\П1.с(11.ш)Ч-(У1.сТ.

1 4-

4л-С/?5.с

(14.5.12)

После интегрирования гюлученного выражения в требуемой полосе частот находим результирующий средний квадрат шума на выходе усилителя

(14.5.13)

+/?1с (/г.ш)+4ferR„.c}"(А/)/2.



Под>;тавляя значение /о.ш. вычисленное по (14.4.5), и используя соотношение (14.5.6), получаем окончательное выражение для отношения сигнал-шум

I R Ro.c j

С2 (Д/)5 б

1 2elF

Акт .И2

Следует отметить, что полученное выражение идентично (14.4.10), если в :лагаемых а и г заменить (\IR) на {MR + 1 ?о.с)- Заметим, что можно увеличить значение R и для уменьшения влияния соответствующих источников шума без осуществления последующей коррекции. Разумеется, до тех пор, пока условие (14.5.5) будет выполняться.

Основная проблема усилителей данного типа - обеспечение нх устойчивости. Использование протяженной цепи обратной связи, охватывающей усилитель с большим коэффициентом усиления и высоким входным нмпедансо.м, делает схему усилителя склонной к самовозбуждению на высоких частотах вследствие возникновения положительной обратной связи через паразитную емкость. Чтобы избежать самовозбуждения, требуется тщательная, продуманная компоновка и эффективная экранировка соответствующих элементов схемы.

14.6. ПРАКТИЧЕСКИЙ ПРИМЕР

Чтобы получить представление о численных значениях величин в только что приведенном анализе шумов усилителя, поставим себя на место разработчика оптической системы связи, столкнувшегося с необходимостью сравнительной оценки шумовых характеристик фотодетектора на p-t-n-фотодноде и ЛФД. Проблема использования ЛФД заключается в необходимости применения высоковольтного источника смещения и обеспечения его температурной компенсации. Преимуществом ЛФД является более высокая чувствительность и, как следствие, более низкий уровень мощности принимаемого сигнала. Это в свою очередь может означать уменьшение мощности передатчика (что позволит использовать светодиод, а не лазер) нли увеличение расстояния между ретрансляторами и уменьшение затрат на приобретение и эксплуатацию оборудования. Вопрос в том, насколько можно уменьшить мощность принимаемого сигнала прн сохранении приемлемого отношения сигнал-шум. В качестве примера возьмем оптическую систему связи с информационной пропускной способностью 140 Мбит/с, в которой применена импульсная модуляция и источник излучения,



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] [57] [58] [59] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] [81] [82] [83] [84] [85] [86] [87] [88] [89] [90] [91] [92] [93] [94] [95] [96] [97] [98] [99] [100] [101] [102] [103] [104] [105] [106] [107] [108] [109] [110] [111] [112] [113] [114] [115] [116] [117] [118] [ 119 ] [120] [121] [122] [123] [124] [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] [139] [140] [141] [142] [143] [144] [145] [146] [147] [148] [149] [150] [151] [152] [153] [154] [155] [156] [157] [158] [159] [160] [161] [162] [163] [164] [165]

0.002