Прецизионные фотоприёмники непрерывного типа, страница 2

Примечание:

ОУ типа 140УД26 (ОР-37).

* Указанная относительная погрешность DU_п определяется влиянием шума фотодиода в режиме преобразования светового потока в фототок;

** Погрешность, обусловленная влиянием внешней температуры.

Как видно из соотношений (1) и табл.1 длительность и точность преобразования ФПУ ограничены площадью усиления ОУ и при приеме слабых оптических сигналов оказываются недостаточными.

Уменьшение влияния ёмкости фоточувствительного элемента и площади усиления ОУ можно достичь схемотехническими методами на основе применения неэвристического подхода – структурного синтеза [4]. Первая схема прецизионного ФПУ (Рис.2) получена по критерию синтеза обеспечивающего минимизацию влияния конечного значения площади усиления ОУ. Действительно, передаточная функция схемы (Рис.2)  аналогична (1), и имеет частоту полюса , при оптимальном выборе . Увеличение  приводит к росту быстродействия преобразования фототока в выходное напряжение, что особенно заметно при небольшой частоте единичного усиления (< 15 МГц), характерной для типовых ОУ. Однако чувствительность рассматриваемой схемы к  С₀  остается такой же как и в простейшей схеме, что в конечном итоге и ограничивает быстродействие и повышает требования к технологии изготовления фотодиода.

Рис.2                                                               Рис.3

Фотоприёмники с собственной компенсацией

Приведенная на рис.3 схема свободна от указанных недостатков. Её передаточная функция может быть представлена следующим образом:

,                                               (2)

где     ,  ,  ,

,      ,   ,  ,  .

Параметры элементов схемы были определены, после нормирования переменной в передаточной функции  (2) на величину , уточнённым методом стандартных коэффициентов, для  допустимого перерегулирования 1%. Моделирование схемы на Micro-Cap 5.1 с использованием моделей ОУ третьего уровня, позволило определить длительность и характер переходного процесса для различных значений выходного напряжения U_П  при условии, что С₀   имеет погрешность изготовления от 0,5пФ до 1,5пФ (табл.2). Следует отметить, что в установившемся режиме работы, в момент времени t»1,4×t_З, ошибка измерения фототока составляет 0,02-0,1% и зависит только от точности резистора R. Эффективность использование схемы (рис.3) по сравнению с двумя предыдущими оценивается отношением  к . Сопоставление показывает, что для слабых оптических сигналов и относительно быстродействующих ОУ (>10 МГц), следует отдавать предпочтение последней схеме.