Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
ветствует времени, в течение которого напряжение на выходе звена уменьшается до 0,37 от своего первоначального значения.
Процессы, происходящие в реальных приемниках излучения при внезапном возникновении и исчезновении облучения, конечно, значительно более сложны, чем только что описанные для апериодического звена. В наиболее простом практически имеющем место случае приемники излучения имеют две различные постоянные времени, проявляющиеся при возникновении (tj) и исчезновении (т2) облучения (время возбуждения и рекомбинации носителей).
Обычно постоянной времени приемника считают наибольшее время (т2) — время, в течение которого сигнал, вырабатываемый приемником, после прекращения облучения уменьшается до значения 0,37 (1/е) от установившегося значения.
В табл. 15 приведены значения постоянных времени некоторых приемников излучения
Постоянные времени приемников излучения
Фотоприемпик Температура чувствительного слоя Т, К Постоянная времени Trip. МКС
Фоторезисторы:
PbS 295 50—150
PbS 195 250—800
PbTe 77 10—25
PbSe 77 10—25
InSb 77 1—10
Ge: Hg 30 0,1—0,01
Ge : Cd 12 0,1- 0,01
Ge : Zn 5 0,1 0,01
Термоэлемент 295 (10-т-50) 103
Полупроводнико- 295 (1ч-15) 103
вый болометр
Оптико-акустиче- 5 103
ский неселективный приемник
294
3.2. Коррекция частотной характеристики приемника излучения
При регистрации с помощью инерционного приемника быстро-иротекающих процессов возникает задача коррекции частотной характеристики приемника, т. е. разработки методов уменьшения эквивалентной инерционности системы приемник — усилитель до значений, обеспечивающих необходимую скорость регистрации.
Практически это можно осуществить включением в схему усилителя дифференцирующего звена (рис. 229), имеющего коэффициент передачи
!> и л ,= 1_ JL 1 ± № 1
Д ''' а-\- /<втг а 1 -J- /штх/а ’
и2(а>)
Рис. 229.
Дифференцирующее
звено
где а = (Rx + R2)/Rsi Ti = RiCi-Если выбрать постоянную времени хг равной постоянной времени приемника излучения тпр, то общий коэффициент передачи системы, состоящей из последовательного соединения апериодическою звена (приемника излучения), усилителя с коэффициентом передачи, равным единице, и дифференцирующего звена (рис. 230), равен
1\пп№)
X X
KJ-)
ft С1
I----S3—г'
-<>-т-НГГЗ-4-R1 Г R2
Рис. 230. Последовательное соединение апериодического звена (приемника излучения), усилителя и дифференцирующего звена:
1ир
= RC; Т, --= ,С, — т
up* 'ус
Kvr (to) = 1
«о) - 4р и* * («.vf, («) - i ttS =
Амплитудно-частотная характеристика системы приемник—дифференцирующее звено
Кобщ (to) " I Кобщ (w) I у
соответствует апериодическому звену, постоянная времени которого уменьшена по сравнению с постоянной времени прием-
295
ника излучения в а раз. Уменьшение в а раз абсолютного значения коэффициента передачи может быть легко скомпенсировано соответствующим запасом коэффициента усиления усилителя, который до сих пор условно предполагался равным единице.
Аналогичный вывод легко получить, пользуясь логарифмическими частотными характеристиками.
Амплитудно-частотная характеристика дифференцирующего звена равна (индекс д опускаем)
ff (,„) = -L >Q+fg!_,
а V1 -f- ш2 (тц'а)2
или в децибелах
К лог (со) = — 20 \ga -f- 20 lg (l + co2t?)1/z — 20 lg (l j co2t Va’)‘/2 =
= 20 lg (1/t^ -j- со)1 2 — 20 lg {a hi -} co2)I/2.
Найдем асимптоты этой характеристики при о —* 0, gj —» оо и 1/тх <С оз <? а!тх;
Клог (со) = — 2и lg а\
/Слог и = 0;
К1Лог (со) — 20 lg (О — 20 lg (a/xi).
Пересечение Клог (со) с осью нуля децибел имеет место на
частоте соср, которую можно найти из уравнения
20 lg со',, — 20 lg (a/xj) = 0,
откуда
lgcocp = lg (а/тi),
т. е.
со
Пересечение Клог (со) с осью —20 lg а имеет место на частоте со'ёр, которую можно найти из уравнения
20 lg соср — 20 lg (a/Tj) =- — 20 lg a,
откуда
lg cocp = lg (a/xi) — lg a — lg (1/Ti),
т. e.
cotp ¦r=; l/^i*
Наклон Клог (со) к оси децибел равен
it?=+««•¦
296
Идеальная (составленная из асимптот) логарифмическая амплитудно-частотная характеристика дифференцирующего звена имеет вид, представленный на рис. 231.
Реальная харак/еристика наиболее значительно отличается от идеальной на частотах coq>
И Мер- ,
Б точке со = соср = а!тх
Рис. 231. Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика дифференцирующего звена
имеем
Клог(юср) = —20|ga-3 +
-|- 10 lg (1 -f- « ),
при а > 1
¦/Слог (wcp) == 3 дБ.
В точке со = о)рр = 1/tj имеем
Клог (о>ср) = з— 10.lg(l + O2);
при а > I
Клог С^ср) == 3 20 lg CL.
Результат сложения амплитудно-частотных характеристик апериодического звена (приемника излучения) и дифференцирующего
Рис. 232. Общая логарифмическая амплитудно-частотная характеристика апериодическою звена (приемника излучения) и дифференцирующего звена
~201да
Дифференцирующее збено ' "
Суммарная характеристика ЧК/юг((и)
звена приведен на рис. 232. Этот результат показывает, что суммарная характеристика соответствует апериодическому звену с постоянной времени в а раз меньшей, чем исходная.
Если а > 1, то система с приемником излучения благодаря дифференцирующему звену становится более быстродействующей. Естественно, что уровень шумов при этом возрастает. Однако, если шум не белый, а спектральная плотность шума убывает обратно пропорционально частоте, шум при коррекции увеличивается меньше, чем в а раз (см. также § 12 гл. 18). Введение коррекции дает в этом случае определенные преимущества.
