Теоретические основы оптико-электронных приборов - Мирошников М.М.
Скачать (прямая ссылка):
Следовательно, относительная амплитудно-частотная характеристика приемника излучения, входящего в состав цепи, обеспечивающей безынерционное преобразование обобщенного сигнала в электрическое напряжение, совпадает с относительной амплитудно-частотной характеристикой приемника, осуществляющего преобразование излучения в обобщенный сигнал.
В простейшем случае, когда инерционные свойства приемника представляются апериодическим звеном, имеем:
*пр =1/(1 + klip = 1IV1 - f- (сотпр)2.
Общую крутизну электронного тракта
^ибщ :
можно представить в виде
*^общ *^ФНУ^ус»
в то же время либо
Следовательно, т. е. либо
*^ФПУ " *^*^икл^сн> *^ФГ1У *^пр^вх-
Uc = 5фПу/СуСФ,
Ыс ‘^*^вкл^св^ус^>
«С '-)ПП^вХ^ус^1
причем Sony = и!Ф\ S = й/Ф\ 5вкЛ = ы~/Й;
КС11 = й / м~; 5пр = ?~/Ф; /CLX = ujE~.
Введя обозначения:
^пр Snp/S [Р,ь ^1!Х ^вх/А их шах* ^ус Аус/^ус шах» ^ni.'ix /С11Х тах^ус ша\» ^ ^пр^вх^ус’
найдем
«с “ ^пр 0^41134^*1 * •
304
§ 2. РАСЧЕТ АМПЛИТУДЫ СИГНАЛА ДЛЯ СЛУЧ \Я,
КОГДА ПРИЕМНИК ИЗЛУЧЕНИЯ ПРЕДСТАВЛЯЕТ СОБОЙ ГЕНЕРАТОР ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Рассмотрим схему фотоприемного устройства для случая, когда в качестве приемника излучения используется приемник — генератор изменения сопротивления, например фоторезистор или болометр (рис. 238).
В этой схеме сигнал вырабатывается электрической цепью, состоящей из источника постоянного напряжения Е0, сопротивления приемника излучения г и сопротивления нагрузки гн. Ст
На рис. 238 кроме этих элементов представлены: собственная емкость ириемника излучения Со, разделительный конденсатор Ссв, входное сопротивление усилителя гвх и его входная емкость Со.
Для дальнейшего рассмотрения необходимо использовать излагаемую в общей теории цепей теорему об эквивалентном генераторе, сущность которой заключается в том, что если имеется схема, составленная из произвольного и неизвестного сочетаний источников тока и сопротивлений, то относительно нагрузки Z„
1 ! -оЧЬ- -1 Т 1 1
и • 1 • 1 ь? н ь
1 i —о , 1 -4 х
#1'Н
tc
Рис. 238. Схема фотоприемного устройства с приемником — генератором изменения сопротивления
Рис. 239. Схема замещения с эквивалентным генератором: а — исходная; 6 — эквивалентная
(рис. 239) она может быть заменена эквивалентным генератором с внутренним сопротивлением Zt и э. д. с. Ё. Сопротивление эквивалентного генератора и его э. д. с. оказываются равными выходному сопротивлению и напряжению на выходе исходной схемы в режиме холостого хода, т. е. когда нагрузка Z,, отключена.
Пользуясь этой теоремой, преобразуем схему на рис. 238 в эквивалентную, представленную па рис. 240. В этой схеме
Е = Е = Ej{r -j- гн); Zi=ri=rrJ(r f-rH).
При освещении приемника потоком, изменяющимся с частотой (ч, сопротивление приемника г изменяется с той же частотой и амплитудой Дг. Это в свою очередь вызывает изменение э. д. с.
305
эквивалентного i еператора Е на величину, которая при А г г легко определяется путем дифференцирования:
дЕ___р г ||
— (г+гн)* ’
т. е.
АЕ = Е,
Гц А А р Р % А/"
0 Th-^IF ’ или А? = ?°
где к = rlrn.
Поскольку постоянная составляющая напряжения на входе усилителя не представляет интереса, схему входной цепи можно
)Е-Е
I исе
№ Г‘ I
ли
#т= 4
I
---1—0
Рис. 240. Эквивалентная схема фо-топриемного устройства с фотосо-противлсиием и болометром
Рис. 241. Схема входной цепи для переменной составляющей сигнала
представить в виде, изображенном иа рис. 241, учитывая, что при синусоидальной модуляции потока излучения и для линейного приближения Аг представляет собой комплексную амплитуду
_q синусоидально - модулированного сопротивления. Следовательно,
h А »¦’ т~* и Дг
= А Е
Рис. 242. Упрощенная схема входной цепи для переменной составляющей сигнала
(1 +х)2 г ’ П = rrj(r + гн) =г/(1 +х).
Кроме того, в схеме на рис. 241 объединены емкости Со и Со, так что Свх = Co -fr Со Объединение емкостей Со и Со возможно, так как всегда выполняется условие Свх Сев.
Изменением сопротивления гг- в процессе модуляции можно пренебречь. Действительно,
дг{ _ гп
& ~ (гл + О2
1
(I+*)2
т. е. Ar(- = Ar/(1 -\- х)2
Так как обычно и 0,5, то Аг,- соизмеримо с Аг и, следовательно, мало по сравнению с гг.
Дальнейшее упрощение схемы входной цепи возможно за счет введения комплексных сопротивлений Z} и Z2 (рис. 242), причем
Zt = 1/(/о)Сср); 1 /Z2 = l/rw + /о)Свх.
306
Комплексный коэффициент передачи схемы на рис. 242
К = — =
• RY • -
l + ZJZt + rtJZi подставляя значения ZL и Z2, можно найти Як = '
1 + ^Г + ё + ,'(“г‘с“'^к)
Пренебрегая С1!х/Сси по сравнению с единицей и деля числитель и знаменатель на 1 -|- г,/гпх, найдем
*вх =
П + гъ
1 , / ГсоС r/r,,x 1 1
1 N Ш1-вх , L 'i _г 'вх ь>Ссв (гi -J- гвх) J
Введем обозначения:
^¦вх ~ ^/'^вх/(^1 Н~ ^вх)» Ясв О ~f~ ^"вх> т — С R •
1ВХ '“'вх*'вх>
т -Г I?
1'СВ ^св^'св*
Тогда окончательно получим
_ U- ______ *0
H-/(coTnx — —) \ (отсв /
где
IS ____ г/ _ гпх _ 1 + X
А0 AB3tmax- гН_Гпх 1+Х + Х ¦*
причем х = г/гн; х = г/гих.
Очевидно, что /(вх = Квхтах = /С0 ПРН ® — соо- Частота ы0 определяется из соотношения
