5.5 Расчет и обоснование схемы управления лазерным диодом

Схема управления лазерным диодом изображена на рисунке 5.9.

Рисунок 5.9 - Схема управления лазерным диодом

Диод VD1 выберем 1N4001. Он необходим для стабилизации напряжения. Его характеристики указаны в таблице 5.5.

Таблица 5.5 – Характеристики диода 1N4001

Параметр	Значение
Максимальное постоянное обратное напряжение	50В
Максимальное импульсное обратное напряжение	60В
Максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток	1А
Максимально допустимый прямой импульсный ток	30А
Максимальный обратный ток	5мкА
Максимальное прямое напряжение	1,1В
Рабочая температура	минус 65…150 °C
Способ монтажа	в отверстие
Материал	кремний
Корпус	do204al

Выберем фотодиод марки SrPD19, он необходим для стабилизации характеристик лазерного диода. Преимуществом данного диода является увеличение обнаружительной способности до 10 раз.

Его характеристики представлены в таблице 5.6.

Таблица 5.6 - Характеристики фотодиода SrPD19

Параметр	Значение
Длина волны в максимуме чувствительности	1,6мкм
Токовая чувствительность	больше или равно 0,5А/Вт
Обнаружительная способность	больше или равно 1,5е11смГц
Темновое сопротивление	больше или равно 15 000Ом
Размер чувствительной площадки	D=3,2 мм
Угол зрения	15°

В качестве усилителя постоянного тока выберем микросхему ОРА134. Микросхема представляет собой прецизионный предварительный усилитель постоянного тока с дифференциальными входами. Внешний вид данной микросхемы изображен на рисунке 5.10.

Рисунок 5.10 – Внешний вид микросхемы ОРА134

Назначение выводов: 1,8 - общий; 2 - вход инвертирующий; 3 - вход неинвертирующий; 4 - напряжение питания -U_п; 5 – вывод не подсоединен; 6 – выход; 7 - напряжение питания +U_п.

Включается ОРА134 по схеме представленной на рисунке 5.11.

Рисунок 5.11 – Типовая схема включения ОРА134

Электрические параметры микросхемы представлены в таблице 5.7.

Таблица 5.7 - Электрические параметры микросхемы ОРА134

№	Параметр	Значение
1	Напряжение питания	от плюс, минус 2,5 В до18 В
2	Напряжение входного смещения	не более 50 мкВ
3	Скорость нарастания выходного напряжения	20 В/мкс
4	Полоса пропускания	8МГц
5	Ток - входного смещения	не более 5пА
6	Ток выходной	не более 4 мА
7	Коэффициент усиления напряжения	не менее 10
8	Корпус (размер)	8-DIP (0.300», 7.62мм)
9	Температура окружающей среды	минус 40...плюс 85 ° C

В качестве низкочастотного усилителя выберем микросхему AD820. Низкопотребляющий усилитель на полевых транзисторах, работающий от однополярного источника питания и имеющий выходной динамический диапазон, равный напряжению питания.[19]

Внешний вид микросхемы представлен на рисунке 5.12.

Рисунок 5.12 – Внешний вид микросхемы AD820

AD820 - прецизионный усилитель с входным каскадом на полевых транзисторах, который может работать от однополярного источника питания от 5 до 36 В или от двух полярного источника питания от плюс, минус 2,5 до плюс, минус 18 В. Прибор может работать от однополярного источника питания, имея при этом входной динамический диапазон с нижней отрицательной границей, что позволяет прибору работая от однополярного питания обрабатывать отрицательные входные сигналы. Выходной динамический диапазон прибора всего на 20 мВ меньше напряжения питания.

Назначение выводов: 1,5 - общий; 2 - вход инвертирующий; 3 - вход неинвертирующий; 4 - напряжение питания -U_п; 6 – выход; 7 - напряжение питания +U_п;

8 – вывод не подсоединен.

Напряжения смещения не более 800 мкВ, температурный дрейф не более 1 мкВ/°С, типовой ток смещения 25 пА и низкий уровень шумов обеспечивают превосходные статические параметры при работе от источников сигнала, имеющих выходной сопротивление до ГОм. Частота единичного усиления 1,8 МГц, THD = минус 93 дБ на частоте 10 кГц и скорость нарастания выходного сигнала 3 В/мкс обеспечиваются при токе потребления всего 800 мкА. Прибор может работать на емкостную нагрузку до 350 пФ и имеет максимальный выходной ток 15 мА. Это позволяет использовать прибор для работы на различные нагрузки. Статические и динамические характеристики и высокая нагрузочная способность делают прибор весьма привлекательным для использования в различной аппаратуре с однополярным питанием.

Внешний вид микросхемы представлен на рисунке 5.13.

Рисунок 5.13 – Внешний вид микросхемы ADL5321

Назначение выводов: 1 - вход; 2 - земля; 3 – выход.

В качестве высокочастотного усилителя выберем микросхему ADL5321. Это широкополосный, линейный усилитель-драйвер ВЧ, работающий на частотах от 2.3 ГГц до 4.0 ГГц. Компонент может быть использован в самых разнообразных системах проводной и беспроводной связи, включая системы, работающие в диапазоне ISM, устройства беспроводного абонентского доступа, системы персональной подвижной связи, а также системы стандартов GSM, CDMA и W-CDMA.[20]

ADL5321 работает от напряжения питания 5 В и потребляет ток 90 мА. Микросхема производится по арсенид-галлиевой (GaAs) технологии изготовления биполярных транзисторов на гетероструктуре (HBT). Компонент выпускается в недорогом корпусе SOT-89 с открытой теплоотводящей площадкой, которая обеспечивает превосходное тепловое сопротивление. Рабочий температурный диапазон усилителя составляет от минус 40°C до плюс 105°C. Для компонента доступна оценочная плата с установленными на ней всеми необходимыми компонентами.

Номиналы остальных компонентов выберем следующие: R1 = 10кОм, R2 = 4,7кОм; С1 = 100нФ, С2 = 22мкФ, С3 = С4 = 47мкФ; подстроечные резисторы R3 и R4 выберем равными 470кОм.

В качестве операционных усилителей ОУ1 и ОУ2 используется микросхема AD820, которая была описана выше.