5.6. Устройство и работа составных частей волс-а

Передатчик ВОЛС-А включает в себя преобразователь напряжение-частота, формирователь импульсов тока, узел излучателя.

Преобразователь входного аналогового сигнала в частоту, значение которой прямо пропорционально входному напряжению, осуществляет преобразователь напряжение-частота. Работу преобразователя напряжение-частота можно проследить на рис.5.4.

Рис.5.4. Преобразователь напряжение-частота

Входное напряжение преобразуется линейно в ток, который протекает через R27 и заряжает конденсатор С25. При достижении определенного выходного напряжения на интеграторе Д5 схема сравнения Д7 производит запуск мультивибратора Д9. Парафазный импульсный сигнал мультивибратора через схему управления открывает ключ SW1 и запирает SW2. За время действия импульса мультивибратора длительностью 100 нс конденсатор С25 частично разряжается через открытый ключ SW1, а С26 заряжается до значения .

При переходе мультивибратора в исходное состояние ключ SW1 закрывается, a SW2 откроется, и конденсатор С26 разрядится до нулевого потенциала.

Так происходит процесс передачи заряда С25 на С26. Описанный цикл работы затем вновь повторяется. Таким образом, осуществляется генерация частотно-импульсного сигнала, частота которого определяется значением входного напряжения.

Схема запуска, собранная на компараторе Д8 и ключе SW3, служит для обеспечения ввода схемы преобразователя напряжение-частота в рабочий режим после его включения. В рабочем состоянии схема на Д9 и SW3 на работу преобразователя не влияет.

Операционный усилитель интегратора выполнен с двумя каналами усиления: НЧ канал — на 0УД6; ВЧ канал — на транзисторах VТ5 , VT6.

При помощи переменного резистора R32 устанавливается частота частотно-импульсного сигнала, равная 3000 кГц при нулевом значении входного напряжения, а переменным резистором R17 девиация этой частоты, равная - 1000 кГц при амплитудном значении входного напряжения ±5В соответственно.

Формирователь импульсов тока формирует импульсы тока постоянной длительностью 35 - 40 нc, следующие с частотой, определяемой преобразователем напряжение-частота, и содержит формирователь импульсов напряжения, собранный на микросхемах, инвертирующий усилитель и генератор тока, выполненные на транзисторах.

Амплитуда импульсов генератора тока задается резистором R10 и устанавливается в пределах 100 - 130 мА.

Основным элементом узла излучателя является инжекционный сверхлюминесцентный излучатель ИЛПН-301-I, являющийся нагрузкой генератора тока.

Разъемное соединение узла излучателя с оптическим соединителем ВОК выполнено с диаметром сочленения 3,6 мм.

Приемник ВОЛС-А включает, в себя узел фотодиода, фотоприемное устройство, преобразователь частота-напряжение, фильтр НЧ.

Основным элементом узла фотодиода является фотодиод ФПЗ-4, который осуществляет преобразование светового сигнала в ток, прямо пропорциональный падающей на него световой мощности.

Разъемное соединение узла фотодиода с оптическим соединителем ВОК выполнено с диаметром сочленения -3,6 мм.

Схема фотоприемного устройства содержит преобразователь ток-напряжение, выполненный на транзисторах, двух дифференциальных усилительных, каскадах, выходной эмиттерный повторитель и схему АРУ, состоящую из двух управляемых аттенюаторов, выполненных на диодах, и схемы управления, выполненной на транзисторах.

Схема АРУ обеспечивает стабилизацию размаха выходного сигнала на уровне 0,5В при изменениях световой мощности, поступающей на фотодиод.

Преобразование частоты частотно-импульсного сигнала в напряжение осуществляет преобразователь частота-напряжение.

Работу преобразователя можно проследить на рис.5.5.

Рис.5.5. Преобразователь частота-напряжение

На входе преобразователя частота-напряжение установлено пороговое устройство, выполненное на микросхеме.

Порог срабатывания U1 установлен на середине размаха напряжения, поступающего с фотоприемного устройства.

Перепад отрицательного выходного напряжения порогового устройства осуществляет запуск мультивибратора Д2, формирующего импульсы постоянной длительности 100 нс.

Парафазный импульсный сигнал мультивибратора через схему управления закрывает ключ SW1 открываетSW2. За время действия импульса мультивибратора длительностью 100 н c конденсатор C17 заряжается до значения , а заряд на C24 увеличивается на величину заряда СI7

При переходе в исходное состояние ключ SW1 откроется, ключ SW2 закроется, тем самым конденсатор C17 разрядится до нулевого потенциала.

Разряд C24 происходит через резистор R38. Конденсатор С 24, резистор R38 включены в обратную связь ОУ, выполненного с двумя каналами усиления: НЧ канал - на ОУ Д6, ВЧ канал - на транзисторахVT5, VT6.

Выходное напряжение, постоянная составляющая которого пропорциональна частоте частотно-импульсного сигнала, с коллектора поступает на фильтр НЧ.

Переменным резистором R31 устанавливается нулевое значение выходного напряжения на выходе ПР при подаче на вход преобразователя частота-напряжение частотно-импульсного сигнала с частотой, равной 3000 кГц.

Фильтрация сложного сигнала с целью выделения полезного сигнала осуществляется активным баттервортовским фильтром НЧ седьмого порядка.

Первый вещественный полюс установлен в преобразователе частота-напряжение, остальные шесть комплексных полюса образованы тремя двухполюсными звеньями, выполненными на микросхемах и установленными в фильтре НЧ.

На выходе фильтра НЧ собран усилительный каскад с эмиттерным повторителем, охваченным отрицательной обратной связью.

С помощью резистора устанавливается амплитудное значение выходного напряжения + 5Bпри подаче на входе преобразователя частота-напряжение частоты частотно-импульсного сигнала,

равной 4000 кГц и  5В при частоте 2000 кГц.

Конструктивно ПРД и ПРМ выполнены в металлических прямоугольных корпусах с элементами внешнего крепления.

На корпусах ПРД и ПРМ установлены клеммы защитного заземления.

ПРД и ПРМ имеют разъемы для подключения питания типа ΡΠΙ5-9ΙΒΦ, а также коаксиальные разъемы типа СР-50-112Ф для подачи входного сигнала, контроля работы преобразователя напряжение-частота и преобразователя частота-напряжение, и снятия выходного сигнала.

В ПРД и ПРМ предусмотрена возможность подстройки переменных резисторов без снятия крышек корпусов.

Соединение ВОК с ПРД и ПРМ осуществляется разъемными оптическими соединителями с диаметром сочленения 3,6 мм.