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. 14.9. Зависимость теплового шума усилителя от его входного сопротивления

10 R,Om

нии входного сопротивления до значения, определяемого выражением (14.4.23), слагаемое шумового напряжения увеличится в 4 раза, а значение (Л/)2 соответственно уменьшится в 4 раза по сравнению с усилителем с большим входным сопротивлением. Однако если значение R удовлетворяет соотношению (14.4.26), необходимо также учитывать и тепловой шум. Условие, при котором слагаемое дробового шума будет всегда преобладать над тепловым шумом, если R определяется из соотношения (14.4.23), и.меет сле-

10""

Эквивалентный дробовый шум -\30мй

0,ЗмА

ЗОнА

О.ЗнЛ


< W , Полевой УЖУта транзистор

ЮнГц

ЮОМГц J/

Рис. 14.10. Частотные характеристики источников теплового шума для случая Д=1/2яД/С при С=5 пФ.

Напряжение шума определяется формулой (16n«/3)XC=(V4»)2(Af)!. Тепловой шум равен 8 лАГСЛ/

дующий вид:

ЫкТСЦ. (14.4.29)

Подставив, как и ранее 1см. (14.4.19)], минимальное значение тока /, ограниченного квантовым шумом, а именно,

/ - 2 еЦ¥К\

окончательно получим

{2eM¥KfAf> SnkTCAf.

(14.4.30)



Отсюда следует, что емкость С должна удовлетворять соотношению:

(14.4.31)

2лкТ

Если М - 100, f 6 и К ----- 12, то Со -= 50 пФ. Таким образом, использование хорошего лавинного фотодиода с коэффициентом усиления М 20 или более снова гарантирует обеспечение режима детектирования, ограниченного дробовым шумом, даже при использовании усилителя с низким входным сопротивлением и отсутствии какой-либо коррекции. Однако это несправедливо для фотодетектора на р-г-л-фотодиоде, и уве-личение шума в этом случае может быть значительным.

14.4.5. Точное решение для тока фотодиода

До сих нор усилия были направлены на определен ие тех условий, при которых слагаемое б дробового шума в выражении (14.4.10) либо преобладает над другими, либо незначительно по величине. Следует, наконец, понять, что это условие представляет собой квадратичное уравнение относительно /, имеющее точное решение. После возведения выражения (14.4.10) в квадрат и несложных преобразований получаем уравнение

2р1 -~ q - О,

р - eAfFK\

Решение этого уравнения имеет внд:

/ = р[1+(1Ь<7/р)/==р[1 Ь(1+4х)/21.

(14.4.32) (14.4.33) (14.4.34)

(14.4.35)

Здесь X* = {qlp)IA представляет собой отношение слагаемых, определяющих средний квадрат шума усилителя и средний квадрат теплового шума, к слагаемому, описывающему средний квадрат дробового шума при условиях, когда процесс детектирования ограничен квантовым пределом. Из уравнений (14.4.33) и (14.4.34) получаем следующее выражение:

АкТ MR



Возвращаясь к уравнению (14.4.13) видим, что; когда детектирование ограничено квантовым пределом, справедливо соотношение

откуда

(14.4.37)

(14.4.3)

и, таким образом, получаем выражение для знаменателя (14.4.36). Числитель его представляет сумму составляющих шума усилителя и теплового шума.

14.5. УСИЛИТЕЛЬ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ, или ТРАНСИМПЕДАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Рассмотренная в § 14.4 схема усилителя напряжения на практике ие получила широкого применения в приемниках оптических систем связи. Обычно предпочитают Использовать усилитель с обратной связью, схема которого приведена на рис. 14.11. Его основное преимущество - отсутствие необходимости осуществлять какую-либо коррекцию. Шумы такого усилителя могут быть много меньше, чем у обычного усилителя напряжения без коррекции.

Передаточную функцию рассматриваемого усилителя можно определить путем су.ммирования токов на его входе, имея в виду, что входное сопротивление усилителя учтено в R и что

в результате получаем

(14.5.1)

М1 +

Откуда

jinfc


Miff)

Рис. !4.И. Усилитель с обратной связью



[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]

0.0011