2) Использовать внешний (не включенный в ИМС) длинноволновый детектор. Более низкие потери длинноволновой системы передачи обеспечивают связь на большие расстояния. Однако соединение между детектором и предварительным усилителем приведет к увеличению паразитных индуктивностей и емкостей, что ухудшает как шумовые так и частотные параметры.
3) Фотодетектор и предварительный усилитель могут быть объединены в кристалле из JnP. Этот кристалл имеет энергетический уровень (или разность уровней реагирующую на длину волны около 1,3мк. JnP НВТ имеют частоту ftb черезвычайно высокую 60-110Ггци могут быть изготовлены вместе с фотодетектором на одном кристалле (в виде одного чипа). Использование JnP для фотодетектора и предварительного усилителя улучшает шумовые характеристики, потому что НВТ транзисторы обладают большим быстродействием чем на материале GaAs. Объединение предварительного усилителя с фотодетектором устраняет проблемы соединения, потому что соединение при этом выполняется между выходом предварительного и входом основного усилителя, где величины сопротивлений много легче контролировать.кроме того, шумовые характеристики не ухудшаются, так как любой добавляемый шум много ниже допустимого.
1.4.2 Предварительный усилитель.
Низкоуровневый сигнал тока фотодетектора должен быть усилен так, чтобы дополнительная его обработка существенно не добавляет мешающие колебания.
Предварительный усилитель используется для преобразования тока в напряжение для последующей обработки. Чувствительность приемника и отношение сигнал/ шум определяется на этой стадии, поэтому требуется усилитель с очень малым уровнем шума. Используется для этой цели усилитель, являющийся преобразователем сопративлений и аналогичен показанному на рисунке 1.4 и его шумовые характеристики определяются соотношениями (1) и (2). Спектральная плотность шумового генератора тока при биполярном приборе на входе определяется (1) Snb(f), а для полевого прибора на FET на входе (2) Snf(f).
 |
||||||
 |
||||||
 |
||||||
 |
||||||
(1)
(2)
где
RF – сопротивление обратной связи,
RC – сопротивление в коллекторной цепи через которое осуществляется питание,
Cds – емкость детектора, включая паразитную,
Г – избыточный коэффициент шума полевого транзистора,
CTB = CDS+Cπ+Cμ
CTF = CDS+ Cgs+ Cgd,
Где
Cπ, Cμ – междуэлектродные емкости биполярного транзистора,
Cgs, Cgd - междуэлектродные емкости полевого транзистора.
Шум на более низких частотах, как можно показать, определяется в основном термическими шумами в резисторе обратной связи (RF) и дробовыми шумами базового тока при биполярном транзисторе на входе. Так как в полевых транзисторах входной ток отсутствует, считается, что они имеют лучшие шумовые характеристики. Однако уровни шумов на входе сравнимые с полевыми транзисторами и даже ниже достижимы и биполярными приборами, когда полоса частот расширяется. Это возможно потому, что на более высоких частотах дробовые шумы коллекторного тока преобладают и спектральные плотности шумов входного тока уменьшаются до (3), а для полевых транзисторов до (4).
(3)
(4)
Так как НВТ биполярные транзисторы с гетер переходам могут быть изготовлены с очень малым сопротивлением базы, первый член в соотношении (3) можно сделать очень малым. Остается член пропорциональный квадрату отношения емкости к крутизне (gm) или эффективному значению постоянной времени.
Для биполярных приборов с большим током смещения эта постоянная времени для высокоскоростных НВТ может быть очень мала (порядка 1псек).
Так как НВТ имеют большое усиление чем FET, та же критизна может быть достигнута при много меньшем токе смещения. Следовательно, при высоких скоростях, где дробовый шум коллекторного тока преобладает, полевые транзисторы (FET) требуют, как правило, значительно большего тока смещения для уменьшения отношения CTF / gm , чтобы тех же шумовых характеристик, как и в биполярных приборах при одинаковой температуре. Однако так как мощность шумов пропорционально температуре, приборы FET (полевые) могут шуметь больше чем НВТ (биполярные с гетер переходом) при равной скорости благодаря увеличению мощности рассеяния в приборах FET.
Следовательно, в полностью интегральном приемнике, где мощность рассеяния необходимо иметь низкой, достижение малого шума при малых токах смещения является черезвычайно важным качеством.
При использовании полевых транзисторов (FET) кроме недостатка, обусловленного усилением шума, с увеличением температуры в эксплуатационных условиях (рабочей температуре) эти приборы никогда не могут иметь такой же низкий уровень шума как биполярные НВТ с очень малым сопротивлением базы (rб), высоким усилением (β) и малым значением τF (τF – постоянная времени Скrб) даже когда ток смещения FET увеличен за предел практического значения для однокристального предварительного усилителя (в одном чипе) – 100-200мА. Схема электронно–оптического интегрального малошумящего преобразователя сопротивлений (предусилителя) приведена на рисунке 5.
 |
 |
|||||
 |
|||||
 |
|||||
1,4,3 Основной усилитель.
Основной усилитель является буфером, то есть исключает влияние изменений уровня сигнала на последующую схему и так же выполняет формирование шума. Он должен содержать либо ограничитель или схему АРУ (автоматическое регулирование уровня), чтобы сигнал определенного уровня поступал на схему выделения тактовой частоты и схему восстановления сигналов информации независимо от мощностей сигнала на выходе предварительного усилителя. Однополярные сигналы с выхода предварительного усилителя преобразуются в двухполярные (дифференционные) и в таком виде обрабатываются в последующих блоках приемника.
В схеме основного усилителя широко используются методы адаптивного смещения, чтобы автоматически восстанавливать уровни постоянной составляющей, соответствующие стандартному уровню для схем выделения тактовой частоты и восстановления сигналов информации.
Характеристики насыщения в этом блоке тщательно устанавливаются, так как они определяют динамический диапазон всего приемника.
Специфические требования этой схемы обеспечить восстановление постоянной составляющей, так как длинная последовательность импульсных сигналов может быть передана без переходов. Эта последовательность может содержать низкочастотную информацию. Следовательно, восстановление постоянной составляющей, при которой вычитается среднее значение сигналов данных из входных сигналов, является недопустимым.
Другая проблема заключается в преобразовании однополярных сигналов на выходе предварительного усилителя в дифференциальные. На высоких скоростях должна быть проявлена особая забота, чтобы выровнять задержки положительных и отрицательных значений.
1,4,4 Выделение тактовой частоты.
Схемы выделения тактовой частоты
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.