Фотоприёмники в акустооптических устройствах

Страницы работы

Содержание работы

УДК 621.372.56

Г.С. Крутчинский

ФОТОПРИЁМНИКИ  В   АКУСТООПТИЧЕСКИХ   УСТРОЙСТВАХ

К фотоприёмным устройствам (ФПУ), применяемым в акустооптических процессорах, предъявляется ряд специфических требований, от выполнения которых в значительной степени зависят точностные и качественные показатели всего устройства в целом. Так динамический диапазон выходных электрических сигналов должен быть не менее 50дБ, время преобразования фотоимпульса для малоапертурных СВЧ акустооптических устройств не должно превышать 50-100 нс, при точности преобразования выходного напряжения 1%. [1].

Этим требованиям не удовлетворяют ФПУ накапливающего типа и ФПУ на основе ПЗС, разработанные, как правило, для других целей и предназначенные для использования в качестве фотодатчиков и приёмников видеоизображений.

 Как показано в [2], для создания ФПУ, обладающих максимальной обнаружительной способностью целесообразно применение пары: фотодиод – операционный усилитель (ОУ). В этом случае фотодиод работает в фотовольтаическом режиме и является генератором тока, а ОУ используется в качестве преобразователя фототока в выходное напряжение. Передаточная функция такого устройства описывается отношением полиномов второго порядка. Достижение минимума длительности переходного процесса (при отсутствии перерегулирования) ограничено частотой единичного усиления ОУ и ёмкостью фотодиода С0.

            Значительное увеличение быстродействия и расширение  динамического диапазона, ограниченного собственными шумами можно достичь путем введения в схему дополнительных цепей компенсации [3]. Для различных диапазонов световых потоков разработаны две схемы прецизионных ФПУ с собственной компенсацией. Оптимальный выбор параметров схем позволяет минимизировать влияние С0 и частоты единичного усиления ОУ на передаточную функцию, что и доказывает эффективность собственной компенсации.

Результаты моделирования на Micro-Cap 5.1 c моделями третьего уровня показывают возможность создания прецизионных ФПУ на отечественной элементной базе (С0=1 пФ с технологическим разбросом до ±50%), которые по своим качественным показателям превосходят зарубежные аналоги, выполненные по субмикронной технологии (С0=0,01пФ).

Тип ФПУ

Основные параметры фотоприёмников

ДД,

дБ

Быстродействие tз, нс

Точность DUп/Uп,  %

С0 , пФ

Тип ОУ

МФ-14 (ФПУ-14)

20

1600*

1,0

зарубежные ПЗС

(OP1006, CP1023)

20-30

200*

0,01

ФПУ непрерывного типа

40-50

45-220**

±1%

0,5¸1,5

140УД26

(OP-37)

ФПУ с собственной

компенсацией

40-70

38-83**

±1%

0,5¸1,5

140УД26

(OP-37)

Похожие материалы

Информация о работе