Исследование принципов взаимодействия усилителя и фотодиода

- неисправность отопительных и вентиляционных систем;

- самовоспламенение или самовозгорание некоторых веществ;

- короткое замыкание;

- перенагрузка сетей токами.

Для предупреждения пожаров выполняется ряд технических и организационных мероприятий:

выполнена скрытая электропроводка в помещении;

- запрещено использование в лаборатории кабелей и проводов поврежденной изоляцией;

- кабели питания оборудования выполнены в специальных защитных кожухах для предотвращения их механического повреждения;

- сечение проводов выбрано в соответствии с максимальным током

нагрузки;

силовой распределительный щит выполнен в закрытом исполнении;

регулярно осуществляется контроль сопротивления изоляции;

- разработаны мероприятия по действиям работников при возникновении пожара;

- вопросы по пожарной профилактике включены во все инструктажи по технике безопасности.

В соответствии с ДБН В.2.5-56-2010 «Правила охорони праці під час експлуатації електронно-обчислювальних машин»помещение лаборатории оснащается системой пожарной сигнализации с датчиками типа ДИП-1 (дымовой пожарный извещатель, который контролирует площадь до 86 м2 извещатель) в количестве 1 штука.

Эвакуация осуществляется через основной выход. План эвакуации из лаборатории представлен на рисунке 5.3.

Согласно НАПБ Б.03.001-2004 «Типові норми належності вогнегасників» помещения, в которых размещены ПЭВМ, следует оснащать переносными углекислотными огнетушителями из расчета один огнетушитель ВВК-1,4 на три ПЭВМ, в данном помещение 2 штуки. Использование углекислотных огнетушителей обусловлено отсутствием вредного воздействия тушащего вещества на электрооборудование.

Согласно кодексу Гражданской защиты Украины в данной лаборатории создана система ГЗН. Цель создания ГЗН - защита людей от ЧС и их последствий:

-предотвращение крупных аварий, ликвидация последствий аварий и стихийных бедствий;

-оповещение персонала об угрозе или возникновение ЧС;

-защита персонала от ЧС;

-организация жизнеобеспечения персонала в условиях ЧС;

-организация и проведения спасательных и другитх неотложных работ;

-создание и функционирование систем наблюдения, контроля, прогнозирования ЧС;

-подготовка и переподготовка руководящего состава и формирований групп обучения населения действиям в условиях ЧС.

ВЫВОДЫ

В результате исследований, проведенных в данной работе получены следующие результаты:

а) выполнен аналитический обзор литературных источников по фотодиодам, фототранзистоам, усилителям излучения на 1,54 мкм, и приёмникам, которые используются в дальнометрии и в устройствах обнаружения лазерного облучения. Сформулированы современные требования к фотоприёмникам в каждой из рассмотренных систем исходя из параметров лазерного импульс;

б) показано, что задача усиления сигнала с фотодиода и устройств обнаружения лазерного облучения является важной и актуальной, поскольку она направлена выпуск современной техники и поддержку отечественного производителя;

в) проведен анализ основных параметров современных фотодиодов с усилителем , которые являются одними из наиболее быстрых регистраторов лазерного излучения и хорошо зарекомендовали себя в приборах и устройствах для дальнометрии. Выделены наиболее важные параметры - спектральная характеристика, минимальная длительность регистрируемых импульсов, температурный диапазон чувствительность на длине волны 1,55 мкм и эквивалентная мощность шума;

г) приведен пример расчёта шума Джонсона и Дробового шума для современных фотодиодов. Показано, что мощность суммарного шума составляет 3,19 нВт. Это позволяет выработать требования к минимальной мощности светового импульса, который приходит на фотодиод, для его успешной регистрации;

д) на основе разработанных критериев проведено сравнение различных фотодиодов со встроенным усилителем и когда усилитель и фотодиод находятся в различных корпусах, также фотодиодов фирмы Нamamatsu с

достаточным быстродействием (минимальная предельная частота 400 МГц) и встроенным усилителем. Бескорпусной InGaAs PIN фотодиод G8941-03 стоимостью $64, способен регистрировать импульсы длительностью 2,5 нс. Корпус фотоприёмника может быть разработан отдельно исходя из требований по обеспечению максимально возможного угла обзора обладает подходящими характеристиками для использования в системе регистрации лазерного облучения и хорошо сочитатется с операционным усилителем КР544УД2А;

е) показано, что пироприёмники имеют все шансы в будущем заменить фотодиоды в фотоприёмниках. Отсутствие излучающего сигнала у пироприёмника 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 пироприёмников является невысокая стоимость при высокой эффективности обнаружения. Применение таково пироприёмника в дальномере ориентировано на долгосрочную перспективу с учётом развития;

ж) рассмотрены отечественные образцы фотодиодов и усилителей. Показано, что устанавливаемые образцы фотодиодов и усилителей устарели и требуют замены более совершенными они заначительно уступают по параметрам зарубежным аналогам и шумовые характеристики значительно хуже;

г) InGaAs фотодиод pdi-40p-r55 производства американской фирмы может быть применён в дальномерах на 1,54 мкм, но его характеристики в документации на этой длине волны приведены не в полном объёме, поэтому данный вопрос требует дополнительных исследований. Я предлогаю использовать его в сочетании с операционным усилителем AD8605 у которого напряжение смещения 65 мкВ, низкий уровень шума 8 нВ, низкий входной ток 1 пА, широкая полоса пропускания 10 МГц, высокий коэффициент усиления без обратной связи 1000 В/мВ и высокая скорость работы дают этому усилителителю широкий спектр применения.

В разделе Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях выполнены следующие работы:

- дана характеристика условий труда в помещении, предназначенном для

работы программистов и операторов ЭВМ;

- рассмотрены все опасные и вредныепроизводственные факторы;

- рассмотрены мероприятия по технике безопасности;

- даны рекомендации по обеспечению производственной санитарии;

- выполнен выбор количества и типа светильников и произведён расчет общего равномерного искусственного освещения в лаборатории;

- выполнено расположении рабочих мест сотрудников лаборатории;

- рассмотрены меры по обеспечению пожарной безопасности.

В результате можно сделать вывод о полном соответствии условий работы в лаборатории для работы программистов ЭВМ требованиям соответствующих нормативных документов.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК

Аксененко М. Д. Микроэелектронные фотоприёмные устройства [Текст]: учеб. пособие / М.Д. Аксененко, М.Л. Бараночников, О.В. Смолин. - М.:Энегроатомиздат, 1984. - 208 с.

2. Параметры фотодиодов [Электронный ресурс] / Россия. Параметры фотодиодов и фототранзисторов. - Режим доступа: www/ URL: http://www.electrosad.ru/Electronics/FD.htm/ - 24.11.2014 г.

3. Дж. Грэм. Проектирование и применение операционных усилителей [Текст] / Дж. Грэм, Дж. Тоби и Л. Хьюлсман. - М.:Мир, 1974. - 564 с.

3. Хоровиц П., Хилл У. - Искусство схемотехники [Текст] / П. Хоровиц , - М.: Мир, 1993. - 370 с.

4. Преснухин Л.К. Расчет элементов цифрових устройств [Текст] / Л.К Преснухин, Н.В. Воробьев, А.Л. Шишкевич. - М.: Высшая школа, 1991.- 346 с.

5. Бараночников М.Л. Приёмники и детекторы излучения: справочник [Текст]

6. Хоббс С.Д. Усилители для фотодиодов на операционных усилителях: пер. с англ. [Текст] - Д. Иоффе; М.:Реал-бук, 2009. - 24 с.

7. Оптические детали [Электронный ресурс] / Изюм. Изюмский приборостои тельный завод. - Режим доступа: www/ URL: http://www.ipz.com.ua/ glasses

/os_gls.htm/ - 11.10.2014 г.

8. Оптические изделия [Электронный ресурс] / Россия. Производственная

Компания ООО "ЭЛЕКТРОСТЕКЛО". - Режим доступа: www/ URL: http://

www.elektrosteklo.ru/Yb-Er_rus.htm/ - 10.11.2014 г.

9. Институт лазерной физики (ИЛФ) ФГУП НПК ГОИ [Электронный ресурс] / С.-Петерб. - Режим доступа: www/ URL: http:/ /www.ilph.ru/index. php ? page

12.10.2014 г.

10. Bloom S. Understanding the performance of free-space optics. [Текст] / S. Bloom, E. Korevaar, J. Schuster, and H. Willebrand // Journal of Optical Networking. - 2003. - Vol. 2, Issue 6 - Р. 178-200.

11. Аксёненко М.Д. Приёмники оптического излучения. справочник [Текст]/М.

Д. Аксёненко, М.Л Бараночников. - М.: Радио и связь, 1987. - 296 с.

12. Киес Р. Дж Фотоприёмники видимого и ИК диапазонов : учеб. [Текст] / Р. Дж. Киес, П.В. Крузе, Э.Г. Патли, и др. - М.- Радио и связь, 1985. - 328с.

13. Гинзбург В.Л. О квантовой формуле Найквиста и области применимости формулы Каллена-Вельтона [Текст] / В.Л Гинзбург, Л.П. Питаевский //Успехи физических наук. - 1987. - Т.151, №2. - С. 333 - 339.

14. Фотоприёмники, фотоприёмные устройства [Электронный ресурс]Украина.

“KHALUS - Electronics”. - Режим доступа: www/ URL: http://khalus. com.ua

/data/chips/opto/rhythm-rus.pdf/ - 29.11.2014 г.

15. InGaAs PIN фотодиоды [Электронный ресурс] / Москва. ДИЛАЗ Научно производственная фирма. - Режим доступа : www/ URL: http://dilas.narod.ru/Photo diodes.htm - 29.11.2014 г.

16 Фотодиоды кремниевые с усилителем [Электронный ресурс] / Санкт - Петербург. ЗАО «Техноэксан». - Режим доступа: www/ URL http://technoexan.ru/products/diodes/cat4.php - 15.06.2014 г.

17. Фотодиоды с услителем [Электронный ресурс] / Берлин. SGLUX. - Режим доступа: www/ URL: http://www.sglux.de/ - 20.07.2014 г.

18. Фотодиоды с услителем [Электронный ресурс] / Москва. Чип и Дип. - Режим доступа: www/ URL: http://www.chipdip.ru/catalog-show/90676 - photo-diodes - 30.07.2014 г.

19. Фотодиоды с предусилителем [Электронный ресурс] / Москва. ЗАО "ЮЕ-

Интернейшнл" - Режим доступа: www/ URL: http://www.hamamatsu.su/ - 20.07.2014 г.

20. Операционный усилитель [Электронный ресурс] / Москва. Чип и Дип -

Режим доступа: www/ URL: http://www.chipdip.ru/product/kr544ud2a/ - 30.07.2014 г.

21. PIN фотодиод G8941-03 [Электронный ресурс] / Япония HAMAMATSU. -

Режим доступа: www/ URL: http://www.hamamatsu.com/jp/en/product/ category /3100/4007/4002/4107/index.html - 02.08.2014 г.

22. Усилитель [Электронный ресурс] / Америка. Аналоговые устройства. - Режим доступа: www/URL:http://www.analog.com/static/imported- files/data sheets/AD8605_8606_.pdf - 25.07.2014 г.

23. InGaAs фотодиод [Электронный ресурс] / Москва. Комтекст - Режим

доступа: www/ URL: http://beliit.ru/index.php?page=shop.browse&category

id=1&option=com_virtuemart&Itemid=44 - 20.08.2014 г.

24. Пироприёмники [Электронный ресурс] / Новосибирск. НПП “ВОСТОК” Режим доступа : www/ URL: http://www.vostok.nsk.su- 07.08.2014 г.

25. Фотодиод ФД-3А [Электронный ресурс] / Россия. Electrosad. - Режим доступа: www/URL:http://www.electrosad.ru/Electronics/FD.htm - 25.09.2014 г.

26. Охрана труда. Сборник задач: учеб. пособие [Текст] / Б.И. Дзюнзюк, В.Г. Иванов, В.Н. Клименко, и др.-Харьков ХНУРЭ 2006.-244 с.

27. Методические указания по выполнению раздела “Охран труда и безопасность в черезвычайных ситуациях” в аттестационных работах ОКУ магістр [Текст] / сост.: Б.В. Дзюндзюк, В.А.Айвазов, Т.Є.Стыценко. - Харьков: ХНУРЭ, 2012. - 62 с.

28. Папаев С.Т. Охрана труда [Текст] / С.Т. Папаев. - М.: Издательство стандартов, 1988. - 252 с.

Приложение А

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Размещено на Allbest.ru