Оптические приемно-передающие устройства. Черторийский А.А. - 10 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

УлГТУ | Ульяновск

Составители: 

Рубрика: 

10
С учетом того, что входное напряжение прикладывается к инвер-
тирующему входу операционного усилителя, для выходного напряжения
можем записать:
U
вых
= – U
вх
× А , (2)
где А – коэффициент усиления сигнала ошибки операционного усилителя.
Выразив из данного выражения значение входного напряжения и
подставляя его в выражение (1), получаем:
I
c
= – U
вых
(1 / R
ос
+ 1 / А⋅R
ос
+ 1 / А⋅ Z
вх
) ; (3)
При А >> 1 (что реально имеет место в операционном усилителе)
выражение для передаточной функции трансимпедансного усилителя
принимает вид:
U
вых
= – I
c
R
ос.
(4)
Таким образом, выходное напряжение трансимпедансного усилителя
прямо пропорционально току фотоприемника с коэффициентом пропор-
циональности R
ос
. Величину коэффициента усиления трансимпедансного
усилителя принято указывать в размерности В/А.
Оценим шумовые свойства трансимпедансного усилителя.
Источниками дополнительного шума трансимпедансного усилителя (без
учета шумов источника сигнала) являются:
• тепловой шум резистора обратной связи R
ос
;
• напряжение шума входного каскада усилителя U
ш
;
• токовая составляющая шума входного каскада усилителя I
ш
.
Выходное напряжение шума, наблюдаемое в полосе частот ∆f, будет
определяться выражением:
шос
2
осш
2
швых.ш
fRTk4)RI(UU
∆⋅⋅⋅⋅+⋅+=
, (5)
где k = 1.38×10
-23
Дж/К – постоянная Больцмана; Т – температура, К; ∆f
ш
–
полоса пропускания усилителя (для шума), Гц.
Для того, чтобы иметь возможность сравнивать шумовые свойства
усилителей, которые имеют различные полосы пропускания, вводится понятие
спектральной плотности шума. Спектральная плотность вычисляется путем
деления эффективного значения напряжения шума на корень квадратный из
полосы пропускания усилителя.
Определим величину резистора обратной связи, оптимальную с точки
зрения получения максимального отношения сигнала к шуму. Для этого удобно
сравнивать ток сигнала на входе усилителя с током шума, приведенный ко

Страницы