Определение выигрыша коэффициента преобразования для импульсного светового сигнала по отношению к постоянной засветке от Солнца (рис.5)

В рассматриваемой схеме нагрузкой фотодиода по постоянному светопотоку является сопротивление резистора R₁₄ , сопротивление диода VD2 и выходное сопротивление r_вых эмиттерного повторителя.

+E₀

R₁₄

Uбазы

r_вых

C₅

VT3

VD2

Рис.5

Изменение напряжения ∆U_д на диоде VD2 приведет к изменению выходного напряжения ∆U_вых:

При воздействии на фотодиод импульсного сигнала изменение выходного сигнала существенно возрастет. Это объясняется следующим. Из-за наличия емкости С₅, напряжение в верхней точке и нижней точке резистора R₁₄ будет одинаково (при K_VT4=1), и, следовательно, сопротивление R₁₄ для переменного тока будет равно бесконечности, и не будет влиять на результат преобразования.

Напряжение ∆U_д с диода VD2 через конденсатор С₅ подается на вход повторителя VT3 и далее на выход, то есть,

∆U'_вых≈∆U_д

На основании ранее выведенных соотношений рассчитаем значение выигрыша

где , при открытом фотодиоде

Таким образом, достигается высокая чувствительность схемы к импульсным световым сигналам и низкая чувствительность к постоянной засветке от Солнца.

Сигнал с эмиттерного повторителя VT3 усиливается инвертирующим усилителем AD1.

2.5. Расчет усилителя приемника Расчет сопротивления r17

В связи с тем, что перепады напряжения, снимаемые с повторителя VT3 отрицательные, а на JK′ вход регистра надо подавать положительные импульсы, в извещателе применяется инвертирующий усилитель переменного тока (рис.2б, рис.8). Коэффициент усиления K_AD1 определяется по формуле

|K_AD1| = U_JK /U₁, где U_JK – уровень логической единицы на JK входе DD3 (3,5 В < U_JK < 5 В при питании E₀=5 В). U₁ – перепад напряжения, снимаемый с транзистора VT3 (п. 2.4). Задаваясь значением R₁₆=5,1 кОм и U_JK=5В

определим R₁₇

R₁₇=| K_AD1| · R₁₆=R₁₆ · U_JK/U₁

Выбор источника питания усилителя определяется размахом напряжения снимаемого с усилителя. Эксперимент по анализу работы операционного усилителя показывает, что при питании E=5 В напряжение на выходе полностью открытой микросхемы составляет 1,8 В, а закрытой 3,8 В. То есть с выхода усилителя можно снять перепад напряжения 2,6 В, что меньше требуемого значения U_JK. Поэтому для обеспечения большего перепада напряжений берем E=10 В.

Расчет емкостей конденсаторов с6 и с7

В данной работе мы имеем дело с импульсными сигналами. Нижняя частота пропускания f_н определяется периодом последовательности импульсов

Верхняя частота полосы пропускания f_в определяется длительностью импульса τ_u ,

где а – коэффициент (при а=2–3 прямоугольные импульсы передаются без искажений их фронтов; при а=1,37 полоса пропускания усилителя уменьшается, прямоугольный импульс на выходе усилителя сохраняет свой размах, но форма его искажается; при а=0,44 прямоугольный импульс превращается в колоколообразный, при этом длительность импульсов берется на уровне 0,5 их ширины [3]).

В нашем случае сигнал после VT3 близок к колоколообразному, поэтому берем а=0,44. Значения С₆ и С₇ определяются по формулам

;