Порядок выполнения работы:

1. Собрать экспериментальную установку в соответствии со структурной схемой, показанной на рисунке 7.

Рисунок 7 - Структурная схема экспериментальной установки

Далее вход модуляции генератора оптических сигналов подключить к выходу низкочастотного генератора. Это обеспечивает изменение уровня мощности оптического сигнала по гармоническому закону. К выходу оптического генератора подключить волоконно-оптический кабель. Второй конец кабеля подключить к оптическому разъему макета фотоприемного устройства. Для измерения временных и амплитудных характеристик выходного сигнала фотоприемного устройства используется осциллограф, вход которого необходимо подключить при помощи коаксиального кабеля к выходному разъему макета фотоприемного устройства «Uвых». Переключатель питания макета фотоприемного устройства должен находиться в выключенном положении. После сборки экспериментальной установки включить генератор оптических сигналов, генератор сигналов низкочастотный и осциллограф и дать им прогреться перед началом измерений не менее 15 минут.

Внимание! Включение приборов разрешается только после проверки преподавателем правильности сборки экспериментальной установки.

2. Провести исследование функции преобразования фотоприемного устройства, для этого: установить джампер JP1 в положение 1. Установить джампер JP2 в положение 0 (перемычка не установлена). Включить питание макета фотоприемного устройства. Аттенюатор оптического генератора установить в положение 0. Измерить зависимость уровня постоянного напряжения на выходе макета фотоприемного устройства от уровня оптической мощности. Для изменения уровня оптической мощности использовать аттенюатор оптического генератора. Для определения значения оптической мощности, соответствующей показаниям аттенюатора, использовать калибровочную таблицу 1. В таблице величина К показывает относительный коэффициент передачи оптической мощности.

таблица 1

шкала	0	1	2	3	4	5	6	7	8
К. отн.	1	0,73	0,4	0,22	0,14	0,11	0,09	0,07	0,06
шкала	9	10	12	14	16	18	20	25	30
К. отн.	0,05	0,04	0,031	0,023	0,019	0,014	0,012	0,008	0,006

3. Провести исследования показателей амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) фотоприемного устройства, для этого: установить джампер JP1 в положение 1, затем установить джампер JP2 в положение 0 (перемычка не установлена). Далее установить частоту низкочастотного генератора равной 100 Гц. Включить питание макета фотоприемного устройства. Аттенюатором оптического генератора установить размах переменного сигнала с выхода фотоприемного устройства равным около 1 В. Исследовать влияние на АЧХ и коэффициент преобразования фотоприемным устройством величины резистора обратной связи и корректирующей емкости. Для этого последовательно снять зависимость амплитуды сигнала с выхода фотоприемного устройства от частоты модуляции оптического сигнала при джампере JP2 в положении 0,1 и 2. Измерения проводить в диапазоне частот от 10 Гц до 2 МГц. Изменение коэффициента преобразования оценить по изменению уровня переменной составляющей выходного напряжения ФПУ при различных номиналах резистора обратной связи. Исследовать влияние на АЧХ фотоприемного устройства напряжения смещения фотоприемника. Для этого повторить предыдущие измерения при джампере JP1 в положении 2.

4. Исследовать уровень шума на выходе фотоприемного устройства, для чего: установить джампер JP1 в положение 1. Отключить волоконно-оптический кабель от входа фотоприемного устройства. Закрыть вход фотоприемного устройства светонепроницаемой заглушкой. Уровень шума оценивается по размаху шумовой составляющей выходного напряжения фотоприемного устройства.

Исследовать влияние параметров цепи обратной связи трансимпедансного усилителя на уровень шума. Для этого измерить размах выходного напряжения шума фотоприемного устройства (напряжение от пика до пика) при джампере JP2 в положение 0 (перемычка не установлена), 1 и 2.

Исследовать влияние на уровень шума напряжения, смещения фотоприемника. Для этого измерить размах выходного напряжения шума фотоприемного устройства при джампере JP1 в положение 2 и джампере JP2 в положении 0. Сравнить результаты измерения с результатами, полученными при джампере JP1 в положении 1. По полученным значениям размаха напряжения шума вычислить эффективное значение шума. При расчете учесть, что эффективное значение шума в 10 раз меньше соответствующего ему размаха напряжения. Вычислить токовый шум приведенный ко входу усилителя и спектральную плотность шума для всех режимов работы трансимпедансного усилителя.

Содержание отчета

В отчете по лабораторной работе должны быть представлены:

• тема, и цель работы;

• структурная схема эксперимента;

• таблица экспериментальных результатов;

• результаты исследования АХЧ представленные в виде графиков;

• выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Назначение ПРОМ (приемного оптического модуля).

2. Из каких составных элементов состоит ПРОМ?

3. Какие основные требования предъявляются к ПРОМ?

4. Какие полупроводниковые приборы используют в ПРОМ в качестве приемников излучения?

5. Какие параметры в ПРОМ являются основными?

6. Основные технические характеристики фотоприемных устройств.

7. Источники шума в фотоприемном устройстве и их природа.