Исследование принципов взаимодействия усилителя и фотодиода



Рисунок 2.4 - Уменьшение шумов

Сокращение полосы шумов показано на рис. 2.4: а) - уменьшение шумов в схеме составного усилителя; б) сокращение полосы шумов без уменьшения полосы сигнала, с затененной областью. Визуально оно не выглядит существенным из-за логарифмического масштаба. В действительности уменьшение шумов получается весьма значительное, потому, что на верхнем частотном участке логарифмического графика представлена большая часть полосы пропускания усилителя. Перемещение точки единичного усиления шумов от 2 МГц до 200 кГц снижает выходной шум усилителя А1 примерно в три раза. Чтобы получить тот же результат при помощи шунтирования обратной связи, придется уменьшить полосу пропускания сигнала в 10 раз. При подходе, показанном на рис. 2.4, а, эта полоса не изменяется. Усилитель А2 не добавляет ни шумов, ни постоянного смещения, так как он включен после усилителя с большим усилением А2.

Показанная на рис. 2.4 технология обычно используется при низких уровнях сигнала, когда система особенно чувствительна к шумам. При большом значении сигнала становится важным ограничение скорости нарастания сигнала, но при использовании второго усилителя также можно добиться значительного улучшения ситуации. Ограничение скорости нарастания вызвано ограничением максимального выходного напряжения на усилителе А1 и его ослаблением в усилителе А2 [8]. Если максимальный размах напряжения на выходе А1 =12В и усиление А2 = 0,1В, как показано на рис. 2.4, то итоговое выходное напряжение ограничено размахом 1,2 В. Для малых сигналов это будет приемлемо, так максимальные практически используемые значения сопротивления обратной связи сами по себе ограничивают выходной размах.

Высокоуровневые сигналы не столь чувствительны к шуму и лучше переносят более прямой подход к фильтрации. Активный фильтр после обычного преобразователя тока в напряжение также устраняет высокочастотный шум. Установка полюса фильтра на границе полосы сигнала приводит к тому, что полоса пропускания системы практически не простирается дальше полосы полезной информации. Такой фильтр не включается в контур обратной связи преобразователя, поэтому входной шум и смещение второго усилителя добавляются к сигналу.

2.2 Полоса пропускания усилителя и методы ее регулирования

Требования к полосе пропускания являются неотъемлемой частью обсуждения преобразователя тока в напряжение по нескольким причинам. Общий выходной шум увеличивается пропорционально квадратному корню из полосы пропускания системы, потому что охватывается более широкий спектр шумов. Появляется конфликт между оптимальным соотношением сигнал/шум и полосой сигнала.

Для токового сигнала коэффициент обратной связи усилителя равен единице, и можно использовать всю полосу его единичного усиления. Кроме того, очень большое сопротивление обратной связи, которое дает требуемое усиление, шунтируется паразитной емкостью на очень низкой частоте. Чтобы уменьшить ее влияние, используются резисторы с малой паразитной емкостью и соблюдаются предосторожности при монтаже.

Последнее ограничение, влияющее на измерение таких величин, -- емкостная связь через воздух вокруг корпуса резистора -- всегда остается. Расширение полосы за пределы, обусловленные такими ограничениями, требует уменьшения сопротивления обратной связи и, следовательно, меньшего усиления преобразователя. Некоторые возможности для восстановления усиления показаны на рис. 2.5. После преобразователя тока в напряжение просто добавляется второй усилитель, который доводит итоговое выходное сопротивление до величины RT = . Таким образом, большое сопротивление уменьшается во столько раз, во сколько раз усиливает усилитель, и во столько же раз увеличивается полоса пропускания.

Несмотря на очевидность такого решения, его влияние на полосу пропускания и шум выражается не так непосредственно. Полоса второго усилителя ограничивает увеличение полосы системы. С увеличением усиления напряжения она сначала увеличивается линейно, так как снижение на резисторе R1 уменьшает влияние паразитной емкости (рис.2.6). Однако увеличение требований к усилителю А2 в конечном итоге превращает полосу усилителя в ограничивающий фактор.

Для данного набора условий существует оптимальное усиление. AV дает максимальную полосу, показанную для трех типов усилителей. Этот максимум проявляется тогда, когда полоса усилителя с замкнутой обратной связью равна ограничению из-за паразитной емкости на резисторе R1.

Рисунок 2.5 - Добавление усиления напряжения для увеличения полосы при сохранении общего сопротивления

Если требуется еще большая полоса пропускания, то надо выбирать между более быстрым операционным усилителем, с худшими, как правило, шумовыми параметрами, и уменьшением сопротивления. Для меньшей полосы пропускания на место усилителя А1 требуется поставить усилитель с меньшей полосой единичного усиления, поэтому можно использовать усилитель с малым шумом.

Рисунок 2.6 - графики зависимости полосы пропускания и входного шума (полоса пропускания увеличивается быстрее, чем шум)

Платой за увеличение полосы пропускания за счет усиления напряжения является увеличение выходного шума, как из-за этого усиления, так и из-за добавления усилителя. В то время как меньшая величина резистора R1 снижает плотность шума, этому эффекту противодействует увеличение полосы пропускания, вплоть до отсутствия изменения итогового шума от резистора, который увеличивается за счет усиления напряжения во втором усилителе, вызывая соответствующее увеличение выходного шума, пропорциональное этому усилению. К этому прибавляется шум операционного усилителя, что также показано на рис. 2.6. В нижнем диапазоне усиления, при коэффициенте от 1 до 10, шум определяется, в первую очередь, операционными усилителями и их максимальным усилением. Также в этом диапазоне полоса пропускания, показанная на рис. 2.6, управляется паразитной емкостью и линейно растет с увеличением усиления из-за соответствующего уменьшения сопротивления. Между коэффициентами усиления 10 и 100 полоса начинает уменьшаться из-за ограничений А2. Одновременно с этим уменьшением наблюдается выравнивание кривой выходного шума. Спад полосы усилителя и одновременное снижение сопротивления сводят к нулю эффект от увеличения усиления напряжения, оставляя выходной шум неизменным. В диапазоне усилений от 100 до 1000 эта тенденция сохраняется, и сигнал становится менее качественным, так как полоса пропускания уменьшается, а шум остается постоянным.

При условии, что допускается ухудшение шума при замене сопротивления на усиление напряжения, достоинства схемы в целом увеличиваются. Если же учитывать полосу пропускания, то это улучшение может компенсировать падение соотношения сигнал/ шум. Ранее упоминалось, что простой преобразователь тока в напряжение больше страдает от излишней полосы пропускания при усилении напряжения шума усилителя, чем при усилении токового сигнала. Эта тенденция устранена в схеме на рис. 2.5, так как усиление напряжения возрастает, и усилитель А2 начинает фильтровать более высокие частоты. В подтверждение этому шумовые кривые, которые нарастают плавно (в отличие от кривых полосы пропускания) до точки оптимальной полосы пропускания. В этой оптимальной точке полоса пропускания шума совпадает с полосой пропускания сигнала. В результате усилитель А1 теперь работает как выходной активный фильтр, обсуждавшийся ранее.

В некоторых случаях серьезным недостатком приведенной схемы является необходимость использования двух операционных усилителей на каждый фотодатчик: часто сотни датчиков работают в одном массиве. Можно применять и один ОУ для получения того же усиления, но без резисторов с очень большим сопротивлением, если окажется приемлемым некоторое ухудшение полосы пропускания и шумов. Один и тот же ОУ может одновременно выполнять преобразование тока в напряжение и последующее усиление напряжения. Согласно традиционной технике, эта задача решается так, как показано на рис. 2.7, a,- где резистор R2 необходим для преобразования тока в напряжение, а резисторы R3 и R4 -- для установки усиления по напряжению. Ток из диода течет через резистор, в результате чего на неинвертирующем входе операционного усилителя появляется напряжение сигнала. Однако это напряжение также приложено к фотодиоду, и из-за этого возникает нелинейность, как было описано ранее.

Вместо этого фотодиод подключается непосредственно между входами операционного усилителя, и тогда на нем поддерживается нулевое напряжение. Как показано на рис. 2.7, б, резисторы выполняют те же функции, что и в предыдущей схеме, но передаточная функция схемы будет линейной. Ток из фотодиода также течет через резистор R2, создавая такое же сигнальное напряжение. Этот ток течет и в цепь обратной связи, но дает меньший эффект из-за меньшего сопротивления резисторов.

a - влияние нежелательного напряжения на диоде;

б - устранение влияния при помощи подключения диода между входами операционного усилителя.

Рисунок 2.7 - Одновременное преобразование тока в напряжение и усиление по напряжению на одном операционном усилителе

Здесь добавляется небольшая составляющая, возникающая из-за того, что удален операционный усилитель как источник повышения усиления. Однако новый источник включен на рис. 2.7,б, снова из-за емкости диода, как показано на рис. 2.8,а. Напряжение шума усилителя действует непосредственно через емкость, порождая шумовой ток, который течет через резистор R2.

Влияние на частотную характеристику изображено на рис. 2.9, и оно также вызывает подъем шумового усиления на высоких частотах. Это происходит на более высоких частотах, чем в базовой схеме преобразователя тока в напряжение, потому что применяется меньшее сопротивление, и этот подъем быстрее прекращается из-за спада частотной характеристики операционного усилителя. Для диода с малой емкостью, использованного в обоих примерах схем, он теперь охватывает небольшую область на графике, что, соответственно, уменьшает влияние шума. Для больших диодов, тем не менее, этот эффект тоже присутствует, как показано штриховой линией для емкости около 200 пФ. Часть спектра, охватываемая подъемом, не находится на верхнем краю полосы пропускания усилителя, как это было в базовой схеме. Следовательно, шум операционного усилителя не стал основным источником.

Рисунок 2.8 - Схема с емкостью фотодиода, добавляющего обратную связь к схеме на рис. 2.6

Рисунок 2.9 - График усиления



2.3 Изучение методов борьбы с помехами, вызванными внешними воздействиями

Так как уменьшение шумов, возникающих в схеме, имеет пределы, необходимо рассмотреть и внешние источники шумов. Преобразователь тока в напряжение крайне чувствителен к помехам от электростатических, магнитных и радиочастотных источников. Эти источники требуют внимания при экранировании, заземлении и физическом расположении компонентов, иначе их вклад в шум устройства будет основным. Электростатическая связь с линиями питания передает шумовые сигналы через взаимные емкости, которые существуют между любыми двумя объектами.

Разность напряжений между объектами влияет на их емкость, и любые изменения напряжения создают шумовые токи от одного объекта к другому. Чтобы избежать этих ложных сигналов, используется электростатическое экранирование, которое преграждает путь паразитным токам и отводит их на «землю». В этом случае заземление должно производиться к общей «земле» для разных объектов. Такие экраны, однако, создают паразитные емкости между экранируемыми компонентами, и они должны быть также соединены с сигнальной «землей» во избежание паразитных связей между ними. Тогда через экран протекает емкостный ток с выхода преобразователя тока в напряжение, и он шунтируется на «землю» и не создает ограничений полосы пропускания для резистора обратной связи. Кроме того, экран создает емкость между входом преобразователя и «землей», возможно, добавляя подъем усиления и тем самым влияя на общий выходной шум.

Так как электростатическая связь наиболее часто возникает на частоте питающей сети и тогда одинакова для всех точек схемы, она является естественным «кандидатом» на устранение при помощи подавления синфазного сигнала в операционном усилителе. На этой частоте коэффициент ослабления синфазного сигнала очень велик, но в обычной схеме преобразователя тока в напряжение он не используется. Так как фотодиод генерирует токовый сигнал, он доступен на обоих выводах этого датчика и может подключаться к обоим входам усилителя, как показано на рис. 2.10,а.

а - подача сигнала на дифференциальный вход;

б - ослабление электростатической связи.

Рисунок 2.10 - Использование коэффициента ослабления синфазного сигнала операционного усилителя

Здесь ток диода больше не возвращается по «земле», а подается на неинвертирующий вход усилителя. Тем самым создается второе напряжение сигнала, которое удваивает усиление схемы, когда R1 = R2 для компенсации [9]. Для данного значения усиления сопротивления резисторов должны составлять только половину от нормального для аналогичного уменьшения ошибки от входных токов усилителя. Здесь также отсутствует постоянное напряжение на фотодиоде, так как он включен между входами операционного усилителя. А так как напряжение между входами практически равно нулю, то отсутствует и ток утечки фотодиода. Помимо этих преимуществ, добавляется еще и улучшение ослабления синфазных наводок. Электростатическая связь в этом преобразователе тока в напряжение показана на рис. 2.10,б рядом с паразитными емкостями преобразователя. Здесь подразумевается нулевой сигнал, чтобы продемонстрировать только влияние электростатической связи.

Источник электростатического шума ee генерирует токи ошибки через взаимные емкости в схеме с двумя входами. Может показаться, что влияние связи будет различным для двух точек, потому что обратная связь устанавливает виртуальный нулевой импеданс в точке подключения к резистору, а второй узел имеет высокий импеданс. Но шумовая связь происходит через токи в емкостях, которые зависят только от напряжений на емкостях. На обоих входах под действием обратной связи усилителя устанавливаются одинаковые напряжения, и поэтому шумовые токи оказываются одинаковыми. Эти одинаковые токи порождают эффект подавления шумового напряжения на двух резисторах схемы до нуля на выходе.

Точность подавления ошибки определяется согласованием трех факторов: взаимных емкостей, резисторов и шунтирующих их паразитных емкостей. Согласование взаимных емкостей достигается размещением резисторов на равных расстояниях от любых источников значительных помех, неэффективно блокируемых экраном. Равные величины сопротивлений гарантируют точное подавление паразитных сигналов до тех пор, пока не будут достигнуты частоты, на которых начинается разбаланс из-за шунтирующих паразитных емкостей. Резистор R1 шунтируется только паразитной емкостью около 0,5 пФ, но параллельно в резисторе R2 работает намного большая синфазная входная емкость операционного усилителя.

Для большинства случаев электростатической связи с силовыми проводами на частоте питающей сети описанное емкостное шунтирование дает лишь незначительный эффект. Для лучшего подавления высоких частот надо или добавить конденсатор параллельно резистору R1, или же обеспечить постоянный сигнал на входной емкости. Последний вариант освобождает от ограничения полосы пропускания - так же, как и при использовании второго дифференциального подключения.



Рисунок 2.11 - Усилитель с дифференциальными входами, имеющий широкую полосу усиления

Как показано на рис. 2.11, фотодиод подключается между входами двух преобразователей тока в напряжение, выходы которых соединены с входами дифференциального усилителя. Ток фотодиода течет через два одинаковых сопротивления, на которые действует одинаковая электростатическая шумовая связь. Ток диода создает дифференциальный сигнал на сопротивлениях, а шумовая связь генерирует синфазный сигнал. При прохождении через блок с усилителем А3 (выделенного желтой областью) эти сигналы разделяются: сигнал диода проходит на выход, а шумовой сигнал подавляется. Неинвертирующие входы обоих преобразователей тока в напряжение заземлены, поэтому на обоих выводах диода устанавливается нулевое напряжение. Кроме того, в такой схеме исключается появление сигнала на синфазных входных емкостях, поэтому увеличивается полоса усиления сигнала и подавления электростатических помех. Неинвертирующие входы не подключаются через высокое сопротивление для коррекции ошибок от входного тока, так как усилители А1 и А2 формируют согласованные напряжения на своих выходах. Эти напряжения являются синфазным входным сигналом для конечного блока, и поэтому они подавляются.

Другая функция, которую может выполнять дифференциальная схема на рис. 2.11 -- это дифференциальное измерение сигналов от двух фотодиодов. Вместо диода D1 к входу каждого преобразователя тока в напряжение подключается по отдельному диоду. Эти диоды показаны на рис. 2.11 штриховыми линиями. Их токи порождают независимые напряжения на выхода

усилителей A1 и А2, после чего они проходят через дифференциальный усилитель для устранения синфазной составляющей. Оставшееся выходное напряжение пропорционально разности между двумя входными фототоками как мера относительной освещенности. Такой сигнал используется в датчиках положения или слежения за оптической дорожкой в качестве сигнала обратной связи.

Может оказаться, что магнитную шумовую связь труднее устранить, чем электростатическую, но ее влияние также уменьшается при использовании дифференциальных входов. В этом случае возникает связь через взаимную индуктивность, поэтому основной задачей является минимизация размеров петель проводников вместе с экранированием и максимальным разделением источника и приемника помех.

Ее влияние не устраняется электростатическим экраном, поэтому первым шагом должно быть подавление помех непосредственно на их источнике. Силовые трансформаторы, которые невозможно удалить на достаточное расстояние, должны иметь экранирование, чтобы бoльшая часть их магнитных полей оставалась внутри трансформатора. Оставшиеся магнитные связи воздействуют через физическую и схемотехническую конфигурации. Резисторы с большим сопротивлением, используемые в трансимпедансных усилителях, чувствительны к этому воздействию, и соединения между этими резисторами и высокоимпедансными входами операционных усилителей должны быть как можно короче. Оставшиеся помехи делаются синфазными за счет согласования формы и размеров проводников, чтобы операционный усилитель мог их подавить. На рис. 2.10 и 2.11 большое сопротивление разделено между двумя одинаковыми элементами, которые физически монтируются с одинаковой ориентацией и на одинаковом расстоянии относительно источника магнитных помех. Помехи, наведенные на два резистора, в этом случае создают одинаковые сигналы, которые подавляются на выходе усилителя.

Третья разновидность помех -- радиочастотные -- хуже ослабляются усилителями, поэтому основными способами борьбы с ними являются экранирование и фильтрация. Источники радиочастотных помех могут оказаться поблизости от схемы с фотодиодом (например, цифровые схемы, которые наиболее часто присутствуют в системе). На высоких частотах операционные усилители имеют небольшое усиление и слабое подавление синфазных сигналов, и поэтому они не могут подавлять радиочастотные сигналы. Из-за этих ограничений операционных усилителей и ограничения полосы в основной схеме преобразователя тока в напряжение исследуемые сигналы не могут находиться в радиочастотном диапазоне. Для удаления нежелательных сигналов можно использовать фильтрацию, если ее удастся применить на входе усилителя. Фильтрация после усилителя менее эффективна, так как операционный усилитель может работать подобно радиочастотному детектору, отделяющему более низкие частоты от несущей. Дальнейшее уменьшение этих видов шумов можно получить при помощи радиочастотных экранов и «земляных» слоев на печатной плате [10,11].



3. РАСЧЁТ ШУМОВ ФОТОПРИЁМНИКА

3.1 Шум Джонсона-Найквиста

Собственные шумы самого фотоприемника, шум излучения сигнала или шумы электронного тракта фотоприемного устройства ограничивают ту минимальную мощность, которую можно зарегистрировать с помощью данной оптико-электронной системы. При тщательной разработке малошумящих электронных приборов можно добиться, чтобы шум системы был меньше шума на выходе фотоприемника. При разработке оптимального приемника стремятся снизить собственные шумы до такого уровня, когда минимальная регистрируемая мощность ограничена только шумами излучения. Это возможно не во всех случаях. Рассмотрим шумы в полупроводниковых фотоприемниках, а затем в фотоэмиссионных.

При электрическом смещении, приложенном к полупроводнику, всегда существует некоторый минимальный шум, называемый шумом Джонсона, шумом Найквиста или тепловым шумом. Этот шум обусловлен хаотическим движением носителей заряда в материале и определяется диссипативным характером рассеяния энергии. Мощность шума Джонсона зависит только от температуры и полосы частот, в которой шум измеряется, хотя напряжение шума и шумовой ток зависят от сопротивления.

Шум Джонсона присущ всем резистивным материалам, включая полупроводники. Он наблюдается и в отсутствие электрического смещения и проявляется в виде флуктуации напряжения или тока (в зависимости от принятой схемы измерений).

Шум Джонсона в зависимости от рассматриваемых частот может иметь классическое представление и квантовое [12]. Условием, когда шум Шум Джонсона можно рассматривать в квантовом представлении, является

, (3.1)

где k= 1,382-23 - постоянная Больцмана;

Т- абсолютная температура фотодиода.

Условие выполняется для диапазона длин волн 0,9 … 1,7 мкм, в котором работают фотодиоды. Это соответствует полосе частот от Гц до Гц. Полоса частот соответственно равна Гц. Рассмотрим наихудший вариант (всеклиматическое исполнение), когда температура Т= +55°С=273,15+55=328,15К. Тогда

Дж, (3.2)

Дж,	(3.3)

Дж, (3.4)

.	(3.5)

Очевидно, что выполняется квантовое выражение для шума Джонсона. В состоянии теплового равновесия с температурой спектральная плотность ЭДС определяется выражением (квадрат действующего значения напряжения):

.	(3.6)

Тогда амплитудное значение напряжения:

.	(3.7)

Амплитудное значение шумового тока:

.	(3.8)

Откуда средняя мощность шумов:

.	(3.9)

Выполним оценку выражений (3.6) - (3.9) с учётом, что сопротивление шунта в эквивалентной схеме у современных PIN фотодиодов фирмы Hamamatsu Ом. Амплитудное значение гармонического напряжения шума Джонсона находится в диапазоне от B до B . Амплитудное значение гармонического тока шума Джонсона находится в диапазоне от A до A. Средняя мощность шума Джонсона находится в диапазоне от Вт до Вт.

Очевидно, что шумом Джонсона в диапазоне длин волн 0,9 … 1,7 мкм можно пренебречь, поскольку мощность этого шума значительно меньше мощности световых импульсов. Теперь рассмотрим диапазон частот от Гц до Гц, который возможным длительностям импульсов лазерного излучения и полосе пропускания усилителя, который работает с электрическим фотосигналом. Оценим шум Джонсона. Оценим условия для классического представления шума Джонсона.

Дж,	(3.10)

Дж, (3.11)

.	(3.12)

Поскольку классическое условие выполняется, средний квадрат мощности шума Джонсона в полосе частот измерительного тракта Гц равен

.	(3.13)

Напряжение холостого хода и ток короткого замыкания записываются в виде:

,	(3.14)

. (3.15)



Напряжение холостого хода шума Джонсона составляет B. и Ток короткого замыкания тока шума Джонсона составляет A средний квадрат мощности шума Джонсона в полосе частот измерительного тракта Гц составляет Вт.

Эти величины шума поддаются измерению приборами и соизмеримы с возможным уровнем фотосигнала, поэтому Шумом Джонсона в полосе частот измерительного тракта необходимо учитывать при разработке требований к минимальной мощности регистрируемого светового импульса и другим параметрам фотоприёмника.

Для любых других типов шумов существует зависимость мощности шума от приложенного напряжения. Эти шумы складываются (квадратично) с шумом Джонсона и их можно отнести к числу избыточных [13].

3.2 Дробовой шум

Второй тип шумов, также поддающийся точному анализу, наблюдается в фотодиодах и называется дробовым шумом диффундирующих носителей заряда или просто дробовым шумом. Дробовой шум iSN возникает, когда носители заряда случайно пересекают некоторый потенциальный барьер. При этом каждый носитель генерирует в цепи импульс тока, и суперпозиция этих импульсов образует флуктуирующий ток. Термин «дробовой шум» происходит из-за аналогии этого явления шуму сыплющихся дробинок.

,	(3.16)



где - ток насыщения при обратном смещении (сумма темнового тока и фототока);

q- заряд электрона;

B2 - спектральная плотность тока катода.

Значение фототока - неизвестная величина, зависящая от мощности падающего света. В ходе расчётов, в зависимости от уровня шумов, её необходимо будет выбрать с некоторым запасом. Значение темнового тока фотодиодов даётся в описании. Например, для G8941-03 нА (Hamamatsu), для FDGA05 нА (Thorlabs), для ДФД300ТО нА (Dilas).

Выберем для оценки вариант, у которого самый большой темновой ток нА и наибольший дробовой шум. Согласно выражению (3.16) ток дробового шума составляет А.

Определим общий шумовой ток :

.	(3.17)

Это значение меньше, чем предполагаемый темновой ток нА.

Оценим суммарную мощность шума Джонсона и дробового шума.

Вт.	(3.18)

Эта мощность определяет минимальный уровень фотосигнала, который появляется на выходе фотодиода после преобразования света в электрический ток. Поскольку есть и другие источники шумов, то для надёжной работы фотоприёмника выбрать некоторый запас и обеспечить уровень фотосигнала значительно больше 3,19 нВт [14,15].

4.4 Операционный усилитель с PIN фотодиодом

Ранее были рассмотрены различные варианты фотодиодов с встроенным усилителем, а теперь я хочу рассмотреть вариант когда усилитель и фотодиод это две разные конструкции.

Фотосигнал с PIN фотодиода можно усилить с помощью операционных усилителей и попытаться обеспечить параметры фотоприёмного устройства не хуже, чем у аналогичных фотоприёмных устройств с лавинными фотодиодами.

Эта задача очень важная и актуальная, поскольку стоимость PIN фотодиодов значительно ниже, чем лавинных, сделанных из тех же самых материалов. В то же время сейчас есть малошумящие усилители, способные решить задачу предварительного усиления фотосигнала на выходе PIN фотодиода.

Мной был выбран широкополосный быстродействующий операционный усилитель с полевыми транзисторами на входе производства российской фирмы “НПП ВОСТОК” (рис 4.4). Конструкция и схемное построение микросхем К/КР544УД2 направлены на достижение высоких динамических параметров при одновременном получении высокого входного сопротивления и низкого входного тока. Интегральные микросхемы К/КР544УД2 выполнены по комбинированной биполярно-полевой технологии, формирующей на одном кристалле n-канальные полевые транзисторы с управляющим р-n-переходом, nрn-транзисторы и вертикальные рnр-транзисторы.



а - К544УД2, б - КР544УД2, в - К544УД2Т.

Рисунок 4.4 - Операционные усилители

При этом за счёт использования полевых транзисторов на входе решаются проблемы входного сопротивления и входного тока, а сочетание этих же транзисторов и вертикальных рnр-транзисторов позволяет оптимально решить вопросы широкополосности и быстродействия при относительно небольшом токе потребления.

Микросхемы К/КР544УД2 имеют полную внутреннюю частотную коррекцию, рассчитанную на все масштабные режимы отрицательной обратной связи, в том числе - повторитель напряжения. С целью оптимизации динамических параметров в каждом конкретном случае применения в микросхеме К/КР544УД2 предусмотрена возможность управления внутренней коррекцией путём замыкания или размыкания выводов (1) и (8) микросхемы (рис.4.5). При замыкании выводов (1) и (8) (рис.4.5) коррекция включается, при размыкании - отключается. Построение электрической схемы К/КР544УД2 электрической схемы К/КР544УД2 обеспечивает устойчивую работу с отключённой коррекцией при масштабном коэффициенте усиления от 20 и выше. В таких случаях отключение коррекции значительно улучшает динамические параметры микросхемы К/КР544УД2 по сравнению с традиционно используемым в аналогах её постоянным включением. Так при Ку = +20 достигается произведение усиление на полосу пропускания более 200 МГц и скорость нарастания около 110 В/мкс. В режимах повторителя напряжения (Ку= +1) и Ку< 20 используется полное включение внутренней частотной коррекции путём замыкания выводов (1) и (8), (1)-баланс, коррекция, (2)-вход инвертирующий, (3)-вход неинвертирующий, (4)-источник питания (минус), (5)-баланс (6)-выход,(7)-источник питания (плюс), (8)-коррекция.

Рисунок 4.5 Назначение выводов (вид сверху)

Для схем применения с коэффициентом усиления в диапазоне 1 < Ку <

< 20 с целью улучшения динамических параметров допускается ослабление действия внутренней частотной коррекции за счёт включения между выводами (1) и (8) конденсатора 0,5+50 пФ.

Таблица4.3 - Электрические параметры микросхем

Параметр	T°С	К544УД2А КР544УД2А К544УД2АТ	К544УД2Б КР544УД2Б К544УД2БТ	КР544УД2В К544УД2ВТ	КР544УД2Г К544УД2ГТ
1	2	3	4	5	6
Коэффициент усиления напряжения, не менее	+25 +70 -45	20 000 12 000 10 000	10 000 6 000 5 000	20 000 12 000 10 000	20 000 12 000 10 000
Напряжение смещения, мВ, не более	+25 -45, +70	30 40 -	50 60 -	50 60 -	10 13 -
Температурный коэффициент напряжения смещения нуля, мкВ/°С, не более	+25… +70 +25…-45	50 -	100 -	100 -	30 -
Средний входной ток, нА, не более	+25 +70	0,1 5	0,5 25	1 50	0,1 5
Разность входных токов, нА, не более	+25	0,1	0,5	1	0,1
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений, дБ, не менее	+25	70	70	70	70
Частота единичного усиления, МГц,	+25	15	15	15	15
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс, менее	+25	20	20	10	20
Максимальное выходное напряжение, В,не менее	+25 -45, +70	10 - -	10 - -	10 - -	10 - -
Ток потребления, мА, не более	+25 +70 -45	7 6.5 7.5	7 6.5 7.5	7 6.5 7.5	6 5.5 6.5

Параметры миксосхемы К/КР544УД2 (табл.4.3) нормируются в диапазоне температур от минус 45°С до плюс 70°С. При монтаже микросхемы К/КР544УД2 должны соблюдаться правила монтажа и развязки по питанию высокочастотных схем [20].

В отличие от обычных PIN фотодиодов, лавинным фотодиодам присущ

механизм внутреннего усиления. При одинаковой падающей мощности фотосигнал лавинного фотодиода превышает фотосигнал обычного фотодиода тех же размеров, изготовленного из того же самого полупроводникового материала.

Применение:

- быстродействующие интеграторы;

- схемы выборки и хранения;

- буферные усилители;

- усилители для фотоприёмников;

- импульсные усилители, широкополосные усилители и компараторы;

- генераторы высокочастотных колебаний с большой амплитудой выходного напряжения;

- стандартные схемы общего применения.

К микросхеме КР544УД2А которая лежит в основе операционного усилителя я подобрала PIN фотодиод G8941-03.

Хотя внутреннее усиление не приводит к увеличению отношения сигнал-шум, а скорее может уменьшить его - имеется возможность снизить требования к шумовым характеристикам предусилителей, используемых в фотоприемниках с ЛФД. Значительное лавинное усиление можно получить без уменьшения быстродействия ЛФД.

Главные достоинства ЛФД заключается в высоком коэффициенте усиления и быстродействии, не достижимых обычными PIN фотодиодами. Но шумовые характеристики обычных PIN фотодиодов лучше и меньше энергопотребление.

Самый дешёвый лавинный фотодиод G8931-04 APD стоимостью ($340) дороже среднего PIN фотодиода G8941-03 ($64) более, чем в 5 раз[21].

4.5 InGaAs фотодиод с усилителем

Усилители AD8605, AD8606, и AD8608 (рис. 4.6) являются одно-, двух и четырехъядерные, с однополярным питанием. Они облаадют очень низким напряжением смещения, малым входным напряжением и током, низким уровнем шума, у них широкая полоса пропускания сигнала.

Они используются в:

- аналоговых устройствах;

- многоканальных фильтрах;

- датчиках;

- сканерах штрих - кода;

- аудио технике;

- как усилитель для фотодиода.

Сочетание низкого напряжения смещения 65 мкВ, низкого уровня шума 8 нВ, температурного диапазона от минус 40 до плюс 125°C, низкого входного тока 1 пА, широкой полосы пропускания 10 МГц, высокого коэффициента усиления без обратной связи 1000 В/мВ, операция одного источника питания 2,7…5,5 В и высокой скорости работы дают этим усилителителям широкий спектр применения [22].

а - AD8605; б - AD8606; в - AD8608.

Рисунок 4.6 - Операционные усилители

InGaAs фотодиод pdi-40p-r55 производства фирмы Manufacturer Америка (рис. 4.7), имеют малое обратное отражение, диаметром активной области 40 мкм, спектральный диапазон 0,8 … 1,650 мкм, чувствительность (л=1,55 мкм) >0,95 А/Вт, диапазон рабочих температур от минус 40 до плюс 80°C, обратный ток 10 мА, обратное напряжение 40 В.

Использование InGaAs фотодиод pdi-40p-r55 в комплекте с усилителем AD8605 сделает современные фотоприемные устройства и устройства, используемые в дальнометрии ещё более мощными и перспективными благодаре широкому спектрально диапазону фотодиода и низкому уровню шума в усилителе. Но характеристики фотодиода в документации на этой длине волны приведены не в полном объёме, поэтому данный вопрос требует дополнительных исследований [23].



Рисунок 4.7 - Стабильность оптической мощности волоконно-оптического тракта при использовании фотодиодов с различной величиной обратного отражения

4.6 Пироприёмники

Пироприемники являются, пожалуй, наиболее массовым первичным датчиком (чувствительным элементом), используемым в современной охранной технике. Десятки типов пассивных инфракрасных извещателей различного назначения, построенных на их основе, производятся как отечественными, так и зарубежными производителями. Значительный интерес к детекторам этого типа вызван рядом их преимуществ перед аналогичными устройствами с иными принципами действия. Отсутствие излучающего сигнала является привлекательным с экологической точки зрения, малое энергопотребление позволяет использовать резервное питание в течение длительного времени, а современные методы обработки сигнала позволяют достичь высокой помехоустойчивости устройства. Немаловажным преимуществом ИК-детекторов является невысокая стоимость при высокой эффективности обнаружения. 

Принцип действия пироэлектрических приемников основан на возникновении электрических зарядов в кристалле танталата лития под воздействием инфракрасного излучения. Разность потенциалов, возникающая в кристалле при облучении, не превышает 1мВ. Большинство пироприемников, выпускаемых в настоящее время, имеют дифференциальную структуру из двух чувствительных элементов, включенных для компенсации внешних наводок противофазно в парах. Таким образом, детектор в целом реагирует только на градиент температуры между двумя площадками, в то время как фоновое значение температуры компенсируется за счет противофазного включения площадок. Некоторые производители предлагают счетверенные пироэлементы - это два сдвоенных пироприемника, расположенных в одном датчике. При этом геометрия размещения пироприемников и схема их включения выбирается таким образом, чтобы полезный сигнал в двух каналах был противоположной полярности, а сигналы от электромагнитных помех взаимно компенсировались. Для исключения влияния внешних помех пироприемники опрессовываются в металлический корпус типа ТО-5 и содержат встроенный усилитель (полевой транзистор или реже ОУ со входом на полевом транзисторе). Таково классическое решение, применяемое у всех известных мировых производителей пироприемников (Murata, Perkin Elmer, Nippon Ceramics).  Для своей работы я выбрала пироприёмник (рис. 4.8) российского научно - производственного предприятия НПП “ВОСТОК”. ФПУ-76-03 - это двухканальный, двухспектральный приёмник оптического излучения, пироэлектрический.

Рисунок 4.8 - Пироприёмник ФПУ-76-03

На приборе устанавливается окно, просветленное на длину волны в диапазоне от 2 до 20 мкм (или полосовые, отрезные фильтры в этом диапазоне). Приемник оптического излучения предназначен для преобразования энергии модулированного излучения в электрический сигнал.

Преимущества:

- высокая вольтовая чувствительность;

- низкое питающее напряжение;

- малая мощность потребления;

- низкий коэффициент влияния питающих напряжений на напряжение

выходного сигнала;

- малые габариты и масса;

- два фоточувствительных элемента размером 1x1 мм;

- двойной апертурный угол не менее 90°;

- диапазон рабочих температур от -45 до +55 °C;

- диапазон предельных температур от -60 до +60 °C.

Применяется в приборах измерения и регистрации малых концентраций СО, С02, углеводородов. Прибор выполнен в малогабаритном герметичном металлостеклянном корпусе и состоит из двух каналов [24]. В настоящее время в военной промышленности используются фотодиоды но они значительно уступают по параметрам пириприёмникам. Для наглядности сравним характеристики пироприёника ФПУ-76-03 и фотодиода ФД-3А (табл. 4.4)[25].

Таблица 4.4 - Сравнение параметров ФД-3А и ФПУ-76-03

Сравниваемые ФПУ	ФД-3А	ФПУ-76-03	Результат сравнения
Площадь чувствительного элемента, мм	3	1	ФПУ-76-03 лучше
Диапазон рабочих температур, °C	- 45…+ 55	- 45…+ 55	Одинаковые
Потребляемая мощность, Вт	10	2,5	ФПУ-76-03 лучше
Спектральная область чувствите- льности, мкм	0,4…1,9	3,36	ФПУ-76-03 лучше
Диапазон длин волн, мкм	1,6	2…20	ФПУ-76-03 лучше



5. ОХРАНА ТРУДА И БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЯХ

5.1 Анализ условий труда в производственном помещении

Рабочее помещение является научно-исследовательской лабораторией, расположенной на первом этаже двухэтажного железобетонного здания. В помещении компьютерной лаборатории одновременно работает 5 человек. Каждое рабочее место оснащено персональным ЭВМ. В соответствии с НПАОП 0.00.-1.28-10 рабочее место при выполнении работ сидя, 6 м2 площади, 20 м3 объема на одного человека. Следовательно, для работы пяти человек необходимо иметь помещение размерами не менее 30 м2 площадью и не менее 100 м3 объёмом. Помещение, выбранное для работы, имеет размеры 6х6х3,5 м. Площадь помещения 36 м2 и объём 126 м3, что, исходя из выше указанных норм, вполне допустимо. На рисунке 5.1 представлена функционально структурная схема взаимодействия оборудования.

Рисунок 5.1 - Функционально структурная схема взаимодействия оборудования

подвижность воздуха рабочей зоны. Источниками избыточного тепла являются люди, оборудование, наружный воздух, источники искусственного света. Это вызывает дискомфорт, развитие утомляемости, что снижает производительность труда;

повышенный уровень ионизирующих излучений. Повышенный уровень статического электричества и повышенный уровень электромагнитных злучений;

отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность рабочей зоны. Источниками являются малые световые проемы, отсутствие или недостаток естественного света, неправильное искусственное освещение. Повышенный уровень шума на рабочем месте. Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека. Возможны электротравмы и электроудары;

статические перегрузки. Вызваны длительным пребыванием в одной позе. Приводят к перенапряжению отдельных групп мышц, снижению работоспособности, развитию утомления;

умственное перенапряжение. Возникает при обработке большого количества информации, при решении научных задач, интеллектуальном напряжении. Ведет к снижению работоспособности, утомлению, в отдельных случаях может стать причиной стресса;

перенапряжение анализаторов (зрительных, слуховых). Монотонность труда. Эмоциональные перегрузки. Следует отметить, что химические и биологические опасные и вредные производственные факторы отсутствуют.

Значения ОВПФ в данном помещении, приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Оценка факторов производственной среды

Факторы производственной среды и трудового процесса	Значение фактора (ПДК, ПДУ)	3 класс - опасные и вредные условия труда	Пр-ть дей-я ф-а, за смену
	Норма	Факт	1с	2с	3с	4с
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Вредные химические вещества	-	-	-	-	-	-	-
2. Шум, дБА	50	45	-	-	-	-	-
3. Неионизирующее излучение: промышленной частоты, Гц радиочастотного диапазона: 5 Гц - 2 кГц 2 кГц - 400 кГц	10 1	2 0,2	- -	- -	- -	- -	- -
4. Рентгеновское излучение, мкРч	100	10	-	-	-	-	-
5. Микроклимат температура воздуха в теплый период, 0С скорость движения воздуха, м с относительная влажность,	23-25 0,1 40-60	24 0,02 53	- - -	- - -	- - -	- - -	- - -
6.Освещение естественное - КЕО, искусственное - лк	?1,5 300-500	1,5 150	- +	- -	- -	- -	- -
7.Тяжесть труда 7.1 Мелкие стереотипные движения кистей и пальцев рук, за смену 7.2 Рабочая поза (пребывание в наклонном положении в течение смены) 7.3 Наклоны корпуса вынужденные, более 30 (раз за смену) 7.4 Перемещение в пространстве (переходы, обусловлен. технологическим процессом на протяжении смены), км	40000 Нахождение в наклонном положении до 30°,25% времени рабочей смены 51-100 Горизонталь до 8	20000 Свободная До 20 Горизонталь до 0,4	- - - - -	- - - - -	- - - - -	- - - - -	- - - - -
8.3 Восприятие информации и ее оценка	Восприятие сигналов с последую-щей корре-кцией дей-ствий и опе-раций	Восприятие сигналов с последую-щей корре-кцией дей-ствий и опе-раций	-	-	-	-	-
8.4 Разделение функции за степенью сложности заданий	Обработка задания и его проверка	Обработка задания и его проверка	-	-	-	-	-
8.5 Характер выполняемой работы	Работа по установленному графику с возмож-ностью его коррекции	Работа по установленному графику с возмож-ностью его коррекции	-	-	-	-	-
9. Сенсорные нагрузки 9.1 внимание, продолжительность -сосредоточения, от смены 9.2 Плотность сигналов и сообщений за час 9.3 Количество объектов одновременного наблюдения	25-50 75-175 5-10	50 90 5	- - -	- - -	- - -	- - -	- - -
10. Напряжённость зрительных анализаторов, категория работ	Точная	Высоко точная	+	-	-	-	-
11. Нагрузки на слуховой анализатор (восприятие речи и сигналов), %	70-90	80	-	-	-	-	-
12. Монотонность 12.1.Количество элементов(приемов), необходимых для реализации простого задания или в операциях, которые повторяются много раз 12.2.Продолжительность выполнения операций, которые повторяются	25-100		- -	- -	- -	- -	- -
13. Режим работы 13.1. Сменность	2х сменная работа без ночной смены	Дневная (8 часов)	-	-	-	-	-
13.2. Наличие регламентированных перерывов и их продолжительность, % час в смене	Перерывы 3-7% от времени смены	До 12% времени смены	-	-	-	-	15%
Общее количество факторов	-	-	1	-	-	-	-

Доминирующим вредным фактором является недостаточная освещенность рабочей зоны. Во время работы в научно - исследовательской лаборатории искусственное освещение очень низкое 150 лк. Низкий уровень искусственного освещения вызывает функциональные изменения, и содействуют росту заболеваемости с временной потерей трудоспособности, а так же существенно ухудшается зрение у сотрудников лаборатории. Гигиеническая оценка факторов производственной среды и трудового процесса позволяет отнести рабочее место к 3-му классу 1-ой степени вредности. Для приведения данного фактора к нормативным значениям в научно - исследовательской лаборатории необходимо выбрать и рассчитать систему общего равномерного освещения.

5.2 Промышленная безопасность в производственном помещении

В данном помещении используется система питающих проводников трехфазная четырехпроводная с глухозаземлённой нейтралью ,напряжением 380/220В переменного тока частотой 50 Гц. Согласно НПАОП 40.1-1.21-98 «Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів» данное помещение по классу опасности поражения электрическим током относится к классу помещений без повышенной опасности поражения электрическим током, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. К таким условиям относятся повышенная влажность, токопроводящая пыль, высокая температура (выше 35 °С) токопроводящие полы, возможность одновременного прикосновения к имеющим связь с землёй металлоконструкциям зданий с одной стороны и к корпусам электрооборудования с другой (применены деревянные решётки на батареях отопления).

Согласно ПУЭ - 2011 для обеспечения электробезопасности в системе питающих проводников - трехфазной и четырёхпроводной с глухозаземлённой нейтралью, используют систему заземления типа TN-C-S и изоляцию токоведущих частей. Время срабатывания автоматов защиты не более 0,2 сек. Блоки непрерывного питания находятся возле рабочих мест и имеют двойную изоляцию НПАОП 40.1-1.32-01 «Правила будови електроустановок. Електрообладнання спеціальних установок».

Повторные инструктажи в соответствии с НПАОП 0.00-4.12-05 проводятся раз в пол года. Вводный инструктаж проводится в обязательном порядке со всеми новыми работниками перед началом трудовой деятельности. В случае изменения технологического процесса, действующих стандартов, или в случае нарушения техники безопасности проводится внеплановый инструктаж с группой работников. Первичный инструктаж проводится в начале работы непосредственно на рабочем месте с новопринятым работником (постоянно или временно), с работником, который переводится с одного структурного подраздела предприятия к другому, который будет выполнять новую для него работу, откомандированным работником другого предприятия, который принимает непосредственное участие в производственном процессе на предприятии. Первичный инструктаж на рабочем месте проводится индивидуально или с группой лиц за действующими на предприятии инструкциями по охране труда согласно выполняемым работам.

Целевой инструктаж проводится с сотрудниками при ликвидации аварии или стихийного бедствия; при проведении робот на которые соответственно с законодательством оформляется наряд-допуск, приказ или распоряжение. Целевой инструктаж проводится с сотрудниками индивидуально с определённым сотрудником или группой сотрудников. Объём и содержание целевого инструктажа зависит от вида выполняемых робот.

5.3 Производственная санитария в помещении

Для повышения работоспособности создана наиболее благоприятной в техническом отношении обстановка в научно - исследовательской лаборатории.

В помещении созданы оптимальные нормы микроклимата согласно НПАОП 0.00-1.28-10 и ДСН 3.3.6.042-99: температура воздуха +24 °С; относительная влажность 40-60 %. Для поддержания оптимальных метеорологических условий предусматривается система кондиционирования.

В тех случаях, когда естественного освещения недостаточно для обеспечения допустимых условий труда персонала, необходима установка дополнительного искусственного освещения. Рекомендуется в светлое время суток использовать естественное освещение, а искусственное применять только при его явном недостатке.

Плоскость нормирования освещенности - горизонтальная, ее высота над полом - 0,8м. Для электрического освещения помещения с размерами 6х6 м, высотой h = 3,5м будут использованы потолочные светильники типа ЛПО-01, с размерами светильника длина 1,2 м, ширина 0,14 м, высота 0,1 м с двумя люминесцентными лампами типа ЛБ-40, мощность, потребляемая одной лампой, составляет 40 вт; световой поток - фл= 3120лм.

Определим расстояние от рабочей поверхности до светильника по формуле:

Hp = h - hр = 3,5 - 0,8 = 2,7 м, (5.1)

где h - высота помещения;

hр -высота плоскости освещения над полом, 0,8 м;

Найдем индекс помещения по формуле:

i = A · B/(Hp · (A+B)) = 6 • 6/(2,7 · (6+6)) = 1,2, (5.2)

где А - длина помещения; В - ширина помещения.

НР - высота светильников над рабочей поверхностью

Найдем расстояние между рядами светильников по формуле:

L = I · Hp = 1,3 • 2,7 = 3,51 м, (5.3)

где I = = 1,3 наивыгоднейшее отношение для светильников типа ЛПО с КСС Д-1;

При ширине помещения В = 6 м найдем число рядов светильников по формуле:

n = B/L = 6/3,51 = 1,7 2. (5.4)

Световой поток излучаемый светильником:

Фсв = Фл· 2, (5.5)

где Фл - номинальный световой поток лампы ЛБ-40, 3120 лм,

Фсв = 3120· 2=6240 . (5.6)

Определим необходимое количество светильников по формуле:

N=, (5.7)

где E нормируемая освещенность,400лк;

S площадь помещения;

Z коэффициент неравномерности освещения, Z=1,1;

KЗ коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников

и источников света в процессе эксплуатации, К = 1,5, при условии чистки не реже двух раз в год;

Фсв - световой поток;

n- число рядов светильников;

y коэффициент затемнения;

- коэффициент использования светового потока, =0,56;

Величина коэффициента использования зависит от: характеристики светильников, размеров помещения, окраски стен и потолка помещения, высоты подвеса помещения.

Так как стены помещения и потолок выбелены и выкрашены в светлые тона, предположительно оценим коэффициент отражения поверхностей помещения: Rп = 70%, Rс = 50%, Rрас. пов. = 30%, индекс помещения і = 1,2, согласно справочным данным [26] коэффициент использования светового потока =0,56.

При подстановке значений имеем:

3,33. (5.8)

Расстояние от крайнего ряда светильников до стены определим по формуле

l = (0,3…0,5) L , (5.9)

l = 0,35 3,51=1,23. (5.10)

Расстояние от светильника до стены определим по формуле

R= , (5.11)

R==0,6 . (5.12)

Согласно расчету - количество светильников - 6 шт. Размещение светильников в 2 ряда по 3 штуки в каждом.

Производственная среда, являющаяся предметным окружением человека, сочетает в себе рациональное архитектурно-планировочное решение, оптимальное санитарно-гигиенические условия.

Согласно требованиям ДСан ПІН 3.3.2-007-98 рабочее место в данном помещении иметь следующие характеристики:

рабочее место располагается на расстоянии 1 метра от стен со световыми проёмами. Естественный свет попадает с левой стороны;

между тыльной стороной одного видеотерминала и экраном другого расстояние 2,5 м;

проход между рядами 1метр.

рабочий стол имет высоту 700 мм, ширину - 650 мм, глубину - 800 мм. Пространство для ног под столом имеет высоту 800 мм, ширину 500 мм, глубину на уровне колен - 450 мм, глубину на уровне вытянутых ног -650 мм;

сиденье имеет стандартные подлокотники, регулируется по высоте, угол наклона сиденья и спинки регулируется по расстоянию спинки к переднему краю сиденья и по высоте подлокотников. Ширина сиденья -500 мм, высота поверхности сиденья - 450 мм, высота спинки - 300 мм, ширина спинки -350 мм, расстояние от спинки до края сиденья - 350 мм.

Схема размещения рабочих мест в лаборатории представлена на рисунке 5.3 .

Рисунок 5.3- Схемы размещения рабочих мест и эвакуации работников из помещения



5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Согласно НАПБ Б.03.002-2007 «Норми визначення категорій приміщень, будинків та зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою» данное помещение по категории взрывопожаробезопасности относится к категории В. Здание соответствует I степени огнестойкости согласно ДБН В.1.1.7-2002. Исходя из НПАОП 40.1-1.01-97 класс пожароопасности помещения - П-IIа. В данном помещении пожар может возникнуть по следующим причинам:

- халатное и неосторожное обращение с огнем;

- неудовлетворительное состояние электротехнических устройств, нарушение правил их эксплуатации;