Элементы оптоэлектороники

Световой луч играет роль эл. сигнала =>

«+»             - нет влияния электромагнитных помех

                   -полная эл. развязка

                   -широкий диапозон частот

                   -согласование цепей

«-»              нельзя свет преобразовать в механическое движения

Основной элемент – оптрон -> пара с фотонной связью

ИС - источник света, ФП – фотоприемник.

 

В качестве ИС : лампы накаливания, лазеры.

В качестве ФП :фото диоды, транзисторы, резисторы

 

 

Светодиод

П.П прибор с одним p-n переходом свечение которого вызывается рекомбинацией носителя заряда при прямом смещении

 

 

 

В- яркость (канд/м² )

 «+» - Широкий линейный участок

 

Фотодиод

П.П прибор с одним p-n переходом ВАХ которого изменяется под действием светового потока. Освещение п/п увеличивает концентрацию неосновных носителей заряда,увеличивает обратный ток

Различают 2 режима работы:

А)генераторный

б)фотодиодный

 

 

Iф-фототок                      Iобщ=Iф-Iт (e^-U/mjT-1)

 

Фототранзистор.

Могут работать с заданным смещением и с плавающей рабочей точкой

 

 

 

Работа: свет попадает в базу, образуются электрончики которые уменьшают барьер эмитерного перехода и увеличивают диффузионный ток транзистора.

ВАХ

 

 

Электронные усилители

Это наиболее распространенные устройства в электротехнике. В общем смысле усилитель есть преобразователь энергии источника питания в энергию сигнала нагрузки, под действием входного управляющего сигнала, у которого значительно меньше энергии. Материальной моделью усилителя является его дифференциальное уравнение.

Усилитель-нелинейный элемент однако в линейных усилителях нелинейность мала и поэтому нелинейные дифференциальные уравнения линеаризируют =>получая комплексный коэффициент передачи усилителя:

К(jω)=ΔUвх(jω)/ΔUвх(jω)

АЧХ-│К(jω)│    ФЧХ-argК(jω)

Модель усилителя:

e=KххU₁

 

   

 

 

1)Kхх-комплексное число усиления

К₀ модуль коэффициента усиления

2)Zвх- сопротивление U₁/I₁

3)Zвых- сопротивление Uxх/Iкз

 

Класификация.

1) По входному и выходному сигналу(I,U,P)

2) По роду сигнала:переменные, постоянные, импульсные

3) По принципу связи между каскадами:с емкостной, трансформаторной, оптической и др.

 

Искажение усилительных устройств

Важным показателем усилителей является точность вопроизведения на выходе входного сигнала. Всякое отклонение является искажением Uвых=kUвх

Искажения бывают линейные нелинейные и переходные. Линейные возникают из-за частотной зависимости К_усил.

Частотные

 

 

Мн=К₀/Кн    Мн(Дб)=20lg(К₀/Кн) Мв= К₀/Кв

Фазовые искажения

Появление дополнительного фазового сдвига между Uвх и Uвых

 

 

Переходные искажения считают всякое отличие от переходной характеристики h(1) усилительного устройства от функции единичного скачка

 

Нелинейные искажения объясняются наличием нелинейных элементов(все п/п элементы, катушки, конденсаторы)

В результате спектр выходного сигнала обогащается высшими гармониками и получаются нелинейные искажения.

Рассмотрим амплитудную характеристику усилителя

 

1)Коэфициент нелинейного искажения (КНИ)

	N
	å U2mn
Кни=Ö	n=2
	N
	å U2mn
	n=1

2)Коэффициент гармонических искажений

	N
	å U2mn
Кги=Ö	n=2
	U2m1

Кг=Um₃/Um₁

3)Шумы усилителя, дрейф нуля.(шумы тепловые, дротовые, фригерные)

 

Обратная связь усилительных устройств.

Современные усилители обладают значительными разбросами параметров, нелинейностью, температурной нестабильностью.Наиболее эффективный способ уменьшения этих факторов есть введение глубокой отрицательной обратной связи (входное напряжение формируется как результат вычитания входного напряжения и части выходного сигнала, причем так чтоб свести отличия к минимуму). Тем самым компесируется влияние всех факторов приводящих к отличию от входного сигнала: частотные искажения и нестабильность параметров усиления

Различают обратные связи по постояному и переменному току, положительные и отрицательные.

Разновидности ОС

ОС различают по способу получения сигнала:

1)ОС по напряжению

 

 

2)ОС по току

 

 

3)Комбинированные