4. Расчет оконечного каскада передающего модуля

Оконечный каскад должен представлять собой усилитель тока, который предназначен для накачки лазера. Это может быть каскад, собранный по схеме эмиттерного повторителя. Схема такого каскада представлена на рисунке 5,1. Перед электрическим расчетом следует выбрать модель транзистора, характеристики которого удовлетворяли бы требованиям по полосе усиления, по предельным значениям коллекторного тока, напряжения питания. Так как в системе скорость передачи составляет 155 Мбит/сек., и длительность тайм-слота Ts=6,45 нс, то необходимо, чтобы время установления каскада было намного меньше, чем Ts. Для лазерного диода ML976H6F, параметры которого в приложении Г время установления составляет порядка 0,2 нс. В результате был выбран транзистор КТ640-Б, параметры которого представлены в приложении Д.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема выходного каскада ФПУ.

Для определения режима работы транзистора нужно задать ток эмиттера, определяемый из паспортных данных диода как ток порога. Он равен Iэ=15 мА. При этом токе напряжение на диоде U _LD=1,1 В. Напряжение питания транзистора определяется следующим образом:

, (4.1)

где Uвых=U_LD+U_КЭ, а Uн – напряжение начального нелинейного участка выходных статических характеристик транзистора, составляющее порядка 2В. Напряжение U_КЭ= 5В. Получаем, что Еп=8,1В. Существует стандартный ряд напряжений питания, ближайшее из которых составляет 9В. Кроме того имеет смысл включить в цепь эмиттера ограничитель по току, выполняющий также функцию термостабилизации. Примем Еп=9В,

(4.2)

Таким образом получим R3=193Ом, а поскольку надо стандартное значение из ряда сопротивлений, то примем R3=200 Ом.

Расчет цепей питания каскада:

Вычисляется потенциал в цепи базы - U_б.

, (4.3)

где U_БЭ = 0,8В.

Таким образом U_Б=2,8 В.

Сопротивление делителя:

, (4.4)

где -ток базового делителя, а

Параметр h21=40 – указан в параметрах транзистора.

Таким образом I_Б=0,375 мА, I_д=3,75 мА и искомое сопротивление R2=746 Ом. Ближайшее стандартное значение 750 Ом. Далее находим сопротивление R1 по формуле:

Ом.

Ближайшее стандартное значение равно 1,5 кОм.

Далее надо рассчитать постоянную времени каскада, определяющую быстродействие. Постоянная времени верхних частот:

, (4.5)

где -постоянная времени транзистора, -постоянная времени, обусловленная наличием емкости между базой и коллектором, а -постоянная времени нагрузки, за которую можно принять время нарастания/спада импульса из паспортных данных лазерного диода.