17. Функциональная схема приемного оптоэлектронного модуля.

Фотоприемник (ФД) 1 преобразует принимаемый оптический сигнал в электрический ток, пропорциональный мощности оптического сигнала. Необходимая величина смещения на ФД задается блоком 3. Предварительный усилитель 4 усиливает сигнал, снимаемый с сопротивления нагрузки 2, до величины, при которой шумы последующих элементов практически не влияют на отношение сигнал/шум. Коэффициент усиления усилителя 4 - 15…20 дБ. Основное требование к нему – минимальный уровень собственных шумов. Основной усилитель 5 усиливает сигнал до величины, необходимой для его дальнейшей обработки. Для компенсации искажений формы импульсов, которые возникают во входной цепи ФПУ (фотодетектор вместе с нагрузкой), устанавливается корректирующая цепь 7. На выходе решающего устройства 8 формируется электрический импульс первоначальной (неискаженной) формы. Положение импульсов во времени должно точно соответствовать положению импульсов передаваемой последовательности. Для этого с помощью блока выделения тактовой частоты (ВТЧ), входящего в состав решающего устройства, формируются тактовые импульсы с соответствующей частотой и фазой. Схема автоматической регулировки усиления 6 компенсирует дрейф рабочей точки характеристик и изменения коэффициента усиления основного усилителя, а при использовании ЛФД регулирует его коэффициент умножения.

18. Источники шумов в фп устройстве, отношение с/ш при прямом фотоприеме.

Для характеристики шумов ФПУ обычно используется такой параметр как отношение сигналшум S_N на его выходе, который определяется как

В фотоприемниках существует два типа шумов: дробовые и тепловые.

Дробовый шум. Появление этого шума связано с дискретностью оптического сигнала, состоящего из фотонов. Распределение электрических зарядов генерируемых фотонами описывается статистикой Пуассона. Средний квадрат шумового тока (дробовый шум) определим как

,

где I  среднее значение фототока, В  полоcа пропускания электронного усилителя стоящего следом за ФД, e – заряд электрона.

В общем случае среднее значение фототока I для p-i-n фотодиода состоит из двух составляющих

I = I_с + I_Т ,

где I_с , I_Т – фототок от информационного оптического сигнала и темновой ток, соответственно.

Для ЛФД соотношение (7.6 ) имеет вид

,

где М – коэффициент лавинного умножения, F – коэффициент избыточного шума. Последний параметр определяется материалом ФД, структурой напряженности электрического поля и коэффициентом ионизации k_и

Величина F может быть определена как

Обычно последнее соотношение аппроксимируется как F(M)  M^, где  - параметр, определяемый материалом ФД.

Тепловой шум. Это шум сопротивления нагрузки ФД (или входного сопротивления усилителя), который определяется как

,

где k_В – постоянная Больцмана; T- температура, К; R_н – сопротивление нагрузки ФД. Видно, что этот шум не зависит от принимаемого оптического сигнала.

Определим отношение сигналшум S_N. При этом будем считать, что ФД нагружен на сопротивление R_н: