Передавальний пристрій одноволоконної оптичної мережі

Опором навантаження підсилювача є вхідний опір прямого модулятора і дорівнює рівнобіжному з'єднанню опорів дільника Rд (із двох паралельно з'єднаних опорів у ланцюзі бази Rб' і Rб'') і вхідного опору транзистора Rвхэ. Опір входу транзистора визначається наступним співвідношенням:

Опір дільника:

Необхідний від схеми коефіцієнт підсилення дорівнює відношенню амплітуди вихідної напруги (напруга ?UR5) до амплітуди вхідної напруги. Оскільки на вхід підсилювача, що погодить, сигнал надходить з перетворювача коду, зібраного на мікросхемах серії КМДП із рівнями логічного нуля й одиниці відповідно 0.7 і 5 В, те амплітуда вхідного сигналу складе ?Uвх=5-0.7=4.3 У.

Тоді коефіцієнт підсилення схеми складе:

Звичайно номінали резисторів R1, R3 і R4 вибираються однаковими, при цьому кожний з них повинний перевищувати опір R5 не менш чим у 20 разів [Л. 6]. Опір R2 задає коефіцієнт підсилення схеми і визначається в такий спосіб:

В даний час створений ряд швидкодіючих операційних підсилювачів (ОУ). Найкращими якостями з погляду автора володіє операційний підсилювач КР140УД11. Даний прилад виконаний по пленарно - епітаксіальної технології з ізольованим p-n переходом, має швидкість наростання вихідної напруги 50 В/мкс і частоту одиничного посилення 15 Мгц. Крім того, за рахунок оригінальної схеми ОУ відрізняється високою стабільністю параметрів у всьому діапазоні живлячих напруга від ±5 до ±16 В.

Швидкодіючі підсилювачі менш стійкі в порівнянні з універсальними ОУ, тому для запобігання генерації зі схемі необхідно зменшити паразитну ємність між виходом ОУ і його входом, що інвертує. Для зменшення зазначеної ємності застосовують зовнішні ланцюги корекції, склад яких залежить від задачі, що вирішує операційний підсилювач. У нашому випадку будемо використовувати стандартну схему частотної корекції, призначену для збільшення швидкості наростання вихідної напруги.

3.5 Розрахунок пристрою автоматичного регулювання рівня оптичного сигналу

Пристрій автоматичного регулювання рівня оптичного сигналу на виході передавального пристрою повинний забезпечувати стабілізацію середньої потужності лазерного випромінювання. Пристрій АРОВІ містить у собі наступні основні елементи: фото датчик, детектор автоматичного регулювання рівня і підсилювач постійного струму.

Варто звернути увагу на те, що чутливість фото діода в даному випадку ролі не грає, по цьому при виборі типу фото діода будемо керуватися такими параметрами як надійність і низька вартість.

У нашому випадку, при використанні напівпровідникового лазера ИЛПН-203, виробник цього лазера передбачив, що при застосуванні напівпровідникових лазерів у різних пристроях, розроблювачі будуть використовувати метод стабілізації випромінювання заснований на зворотному зв'язку. І по цьому конструкція напівпровідникового лазера ИЛПН-203 уже містить фото датчик з оптичним розголужувачем [Л. 14].

Т.е. схема напівпровідникового лазера ИЛПН-203 має такий вигляд:

Рисунок 4.20 - Схема ИЛПН-203

Розрахуємо середнє значення напруги, що надходить на вхід детектора АРОВІ. Для цього визначимо середню оптичну потужність, що попадає на фото діод VD1.2:

,

де Рпер = 2,43 Дб - середня потужність оптичного сигналу на виході випромінювача;

уорс = 2 Дб - загасання оптичного розголужувача.

Тоді фотострум, що тече в ланцюзі VD1.2 під дією Рфд:

,

де S = 0.3 А/Вт - монохроматична токова чутливість використовуваного фото діода.

Середнє значення напруги на вході мікросхеми дорівнює середньому значенню спадання напруги на опорі Rфд у ланцюзі фото діода:

,

де Rару = 200 Ом.

Як детектор АРОВІ і підсилювача постійного струму передбачається використання інтегральної схеми ДО175ТАК1. Її основні характеристики:

- напруга живлення: Uп = 6 В;

- коефіцієнт передачі АРОВІ: Кару = 20

- верхня гранична частота: Fв = 65 Мгц.

Значення напруги на виході мікросхеми:

Далі розрахуємо опір у ланцюзі емітера Rэ'', що служить для введення напруги зворотного зв'язку, що надходить із пристрою АРОВІ. Для цього задамося глибиною зворотного зв'язку 10 Дб (Fос = 3), і визначимо наскрізну крутість емітерного струму Sэ:

,

де - середнє значення статичного коефіцієнта передачі транзистора. Тоді опір у ланцюзі емітера:

Отже:

Нехай спадання напруги на опорі фільтра URф1 = 1.2 У, тоді значення напруги АРОВІ Uару на опорі Rэ'':

Для збереження раніше розрахованого режиму роботи транзистора при введенні АРОВІ необхідно зменшити величину опору Rэ'':

Тоді:

Опір фільтра Rф1 дорівнює:

3.6 Розрахунок ємностей у схемі оптичного передавального пристрою

3.6.1 Розрахунок емітерної ємності

Ємність емітера Сэ визначається значенням наскрізної крутості емітерного струму і періодом повторення імпульсів в інформаційному сигналі. Оскільки швидкість передачі проектованого пристрою 8.5Мбіт/с, те частота HDB сигналу на вході перетворювача коду FHDB=8.5Мгц. Оскільки в лінійному коді СМІ тривалість імпульсів у два рази коротше, ніж у HDB сигналі, то частота сигналу, що модулює, FCMI=8.5*2=17 Мгц [Л. 4].

Звідси період проходження імпульсів:

.

Тоді ємність эмиттера:

3.6.2 Розрахунок розділової ємності

Розділова ємність Ср повинна вносити мінімальні перекручування у фронт імпульсів. Для цього постійна часу ланцюга повинна задовольняти умові [Л. 4]:

,

де (і = T = 59нс - тривалість імпульсу (для сигналу CMI дорівнює періодові сигналу).

Тоді значення розділової ємності:

,

де Rн - опір навантаження підсилювача, що погодить, (вхідний опір прямого модулятора).

Rвихсус - вихідний опір підсилювача, що погодить:

,

де Rвихоу = 300 Ом - вихідний опір операційного підсилювача

3.6.3 Розрахунок ємностей фільтрів

Ємність фільтра в ланцюзі модулятора Сф визначимо по формулі:

фільтр волоконнооптичний телефонний схема

,

де ф = 10% - підйом плоскої вершини імпульсу.

Значення ємності фільтра в ланцюзі АРОВІ знайдемо по наступній формулі:

,

де Fн = FCMI/10000 = 850 Гц - частота зрізу фільтра.

Остаточний варіант принципової схеми оптичного передаючого пристрою зображено на рисунку 4.6.

Рисунок 3.6 принципова схема передаючого пристрою

Література

Брискер А.С., Гусев Ю.М., Ильин В.В. и другие. Спектральное уплотнение волоконнооптических линий ГТС. Электросвязь, 1990, №1, с41-42.

Брискер А.С., Быстров В.В., Ильин В.В.. Способы увеличения пропускной способности волоконнооптических линий ГТС. Электросвязь, 1991, №4, с28-29.

М.М. Бутусов, С.М. Верник, С.Л. Балкин и другие. Волоконнооптические системы передачи. -М.: Радио и связь, 1992 -416с.

Мигулин И.М., Чаповский М.З. Усилительные устройства на транзисторах. -К.: Техника, 1974.

Методичні вказівки до дипломного проектування для студентів спеціальності “Радіотехніка” К: ВПИ 1993.

Методические указания к курсовому проектированию устройств радиоприёма и обработки сигналов по дисциплине «Радиотехнические устройства», для студентов специальности «Радиотехника». К: ВПИ.1992.

Шапиро Д.Н. Расчёт каскадов транзисторных радиоприёмников - Л.: Энергия, 1968г.

Лазерная безопасность. Общие требования безопасности при разработке и эксплуатации лазерных изделий.-М.:Издательство стандартов,1995

Полупроводниковые приборы. Транзисторы. Группа 6341. РД11.0799.2.-91. Сборник справочных листов -РНИИ № «Электростандарт». 1992г.

Микросхемы интегральные. Том 2. РД11.0488.2-88. Сборник справочных листов -РНИИ № «Электростандарт». 1989г.

К.К. Александров, Е.Г. Кузьмина. Электротехнические чертежи и схемы. М: Энергоатомиздат 1990.

Практическое пособие по учебному конструированию РЭА. Под редакцией К.Б. Круковского, Ю.Л. Мазора. -К.Высш.шк.,1992г.

Размещено на Allbest.ur