(Внимание: на рисунке изображен p-канальный транзистор вместо n-канального)
Опорное напряжение Uоп
снимается с движка потенциометра
R2 и подаётся
на затвор транзистора. Очевидно, что в
нижнем положении движка (Uоп)min=0,
а в верхнем положении (Uоп)max=
должно соответствовать максимальному
току накачки Imax.
Суммарное сопротивление R1+
R2 выбирается
таким, чтобы замыкающийся в этой цепи
ток составил несколько миллиампер.
Пример 3
Схема накачки трёх последовательно соединённых лазерных диодов, работающих в непрерывном режиме, приведена на рис. 7. Схема должна обеспечить максимальную величину тока накачки Imax=0,1 А. Напряжение на одном лазерном диоде при токе 0,1 А составляет 2 В, пороговое напряжение транзистора Uпор=3 В, сопротивление канала Rкан=0,2 Ом. Максимальное опорное напряжение (Uоп)max=6 В.
Найти величину сопротивления R3 в цепи истока транзистора, обеспечивающего максимальный ток нагрузки Imax=0,1 А. При найденном значении R3 определить величину опорного напряжения, при котором ток накачки составит I=0,05 А.
Как следует изменить сопротивление R3, чтобы при максимальном опорном напряжении (Uоп)max=6 В ток накачки составил I=0,05 А?
Определить минимальную величину напряжения источника питания.
Рассчитать величины сопротивлений R1 и R3 из условия прохождения через них тока
IR=3 мА.
Найдём величину сопротивления R3, обеспечивающего максимальный ток накачки Imax=0,1 А
Ом
Рассчитаем величину опорного напряжения, соответствующего току I=0,05 А
Определим величину сопротивления R3, обеспечивающего ток I=0,05 А при (Uоп)max
Ом
Найдём минимальную величину напряжения источника питания
Примем напряжение источника питания Uип=9 В.
Рассчитаем величины сопротивлений R1 и R2
КОм
КОм.
Иногда ток через светодиод или лазерный диод I помимо постоянной составляющей I0 должен включать переменную составляющую i=Imaxsinωt
I=I0+Imaxsinωt, (2)
где Imax — амплитуда переменной составляющей тока.
В этом случае согласно (2) опорное напряжение Uоп так же должно включать постоянную (Uоп)0 и переменную Uоп составляющие
Uоп= Uбэ+IR=(Uоп)0 + uоп
Здесь (Uоп)0= Uбэ+RI0 — постоянная составляющая, uоп=RImaxsinωt — переменная составляющая опорного напряжения.
Для реализации указанной формы напряжения можно использовать усилительный каскад с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току (рис. 8)
Рис. 8
На вход схемы подаётся переменное напряжение Uоп. Конденсатор C при отсутствии переменного входного сигнала (Uоп=0) заряжается до постоянного напряжения (Uоп)0, величина которого определяется параметрами делителя R1, R2. Ёмкость конденсатора C выбирается достаточно большой, чтобы выделяющееся на нём переменное напряжение при подаче сигнала Uоп было значительным. Тогда на основании 2-го закона Кирхгофа для входного контура можно написать
Uоп=(Uоп)0+ uоп.
Следовательно, опорное напряжение действительно содержит постоянную и переменную составляющие.
При расчёте схемы будем считать заданными постоянную I0 и переменную i=Imsinωt составляющие тока через диод D (ток накачки).
Зададимся величиной постоянной составляющей опорного напряжения (Uоп)0=2÷5 В.
Найдём величину сопротивления R в цепи эмиттера с учётом (2)
Определим переменную составляющую опорного напряжения
uоп=RImaxsinωt
На основании неравенства (3) рассчитаем минимальную величину напряжения источника питания при максимальном токе накачки
Найдём ток через делитель R1, R2, считая его на порядок большим максимального тока базы
В этом выражении Imax — амплитуда переменной составляющей тока накачки, β — коэффициент усиления по току транзистора.
Рассчитаем величины сопротивлений делителя
,
.
Определим входное сопротивление каскада
.
Здесь βR — входное сопротивление усилительного каскада с общим эмиттером и отрицательной обратной связью по току без делителя.
Ёмкость C образует с входным сопротивлением Rвх фильтр верхних частот. Выберем величину ёмкости C из условия ослабления входного сигнала не более чем на 3 дБ (в √2 раз)
.
Пример
Схема накачки двух последовательно соединённых лазерных диодов построена на основе биполярного транзистора (рис. 8). Коэффициент усиления по току транзистора β=100. Схема должна обеспечить ток накачки, содержащий постоянную и переменную составляющие
I=I0+Imaxsinωt=0,08+0,02sin628t.
Напряжение на одном лазерном диоде принять равным 2 В, а постоянную составляющую опорного напряжения (Uоп)0=3 В. Рассчитать параметры схемы.
Найдём величину сопротивления R в цепи эмиттера
Ом
Определим переменную составляющую опорного напряжения
uоп=RImaxsinωt=30∙0,02sin628t=0,6sin628t
Рассчитаем минимальную величину напряжения источника питания
.
Примем Uип=9 В.
Найдём ток через делитель R1, R2
.
Рассчитаем величины сопротивлений делителя
Ом,
Ом.
Определим входное сопротивление каскада
Ом
Найдём ёмкость C
Примем C=10 мкФ.
Ток накачки, содержащий постоянную и переменную составляющие, может быть реализован и при использовании схемы с общим истоком (рис. 9).
Рис. 9