ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ Katedra mikroelektroniky SEMESTRÁLNÍ PROJEKT X34BPJ

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ Katdra mikrolktroniky SEESTRÁLNÍ PROJEKT X34PJ 0 Ptr Koukal X34PJ Pag

2 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ Katdra mikrolktroniky Optické přijímač Smstrální projkt Vdoucí prác: Doc. Ing. Zdněk urian, CSc. Studnt: Ptr Koukal X34PJ Pag

3 Úvod Progrsivní rozvoj lktroniky způsobil, ž zaujala výlučné místo v oblasti zpracovávání informací. Pokrok v výrobní tchnologii polovodičů, ultračistých matriálů a dokonalých monokrystalů odhalil nové možnosti optických spktr zářní a optických principů zpracování signálů v lktronických systémch přnosu, transformac, záznamu či zobrazní informac. Optické principy zpracování informac skýtají na rozdíl od lktronického zpracování několik výhod, dosahují totiž vyšší kvality z hldiska rychlosti a objmu zpracované informac. Ryzí optické systémy však přdvším z matriálních důvodů njsou možné. Optolktronika j tchnická disciplína zabývající s soustavami pro zpracování optických a lktrických signálů využitím lktronických a optických mtod v snaz vyzdvihnou jjich přdnosti a potlačit ndostatky.optolktronické prvky využívají poznatky přdvším z vědního oddílu fyziky-lktrooptiky a tortické lktrotchniky.optické zářní pak buď ns informaci,nbo slouží k zprostřdkování požadované transformac, záznamu či zobrazní informac. Optické přijímač. Transimpdanční přijímač: Tranzistor JFET potlačuj vliv vstupní kapacity zsilovač. Tranzistor JFET obr. Vysokoimpdanční přijímač simulac v programu Orcad 9..3 Vysokoimpdanční optolktronický přijímač X34PJ Pag 3

4 obr. Principiální zapojní transimpdančního přijímač obr. Transimpdanční přijímač simulac v programu Orcad 9..3 X34PJ Pag 4

5 Šumy šumy na dtktoru: Názv šumu Příčina Způsob odstranění atmatický popis / f Zjména Dokonalá pasivac výměna povrchu, nábojů mzi objmm a povrchovými stavy; výměna nábojů na nrgtických hladinách potnciálová bariéra u povrchu; vrtikální optimalizacstruktury bzdislokační polovodič pracovat s kmitočtny nad bodm zlomu uvnitř zakázaného pásu-hluboké úrovně Výstřlový (dtktory s přchodm) Gnračně rkombinační (fotorzistor) Tplný Johnsonův Náhodný průchod nosičů náboj rozhraním Náhodná gnrac a rkombinac nosičů náboj Fluktuac náboj tlpným pohybn nosičů náboj Nlz Pracovat s kmitočty nad kmitočtm zlomu f kd j doba života nosičů náboj Snížní tploty Nv N gr ir 0 N N 4kT d 0 N v 0U d 0 X34PJ Pag 5

6 Náhradní linární obvody pro řšní šumových poměrů NLO TRANSIPEDANČNÍ OPTICKÝ PŘIJÍAČ NLO VYSOKOIPEDANČNÍ OPTICKÝ PŘIJÍAČ Náhradní linární obvody pro řšní dynamických poměrů X34PJ Pag 6

7 NLO TRANSIPEDANČNÍ OPTICKÝ PŘIJÍAČ NLO VYSOKOIPEDANČNÍ OPTICKÝ PŘIJÍAČ X34PJ Pag 7

8 X34PJ Pag 8 Optimalizac šumových poměrů: I.Přijímač s lavinovou fotodiodou II.Kohrntní přijímač III.Přijímač s optickým přdzsilovačm Přijímač s lavinovou fotodiodou: Výpočty inimální výkon dtkovatlný idálním dtktorm: SNR h P sid inimální výkon dtkovatlný lavinovou fotodiodou: * APD sid sapd F P P 4 * m SNR N F i R T k SNRF m m SNR N las APD z APD las Nastavní pro minimální dtkovatlný výkon: x poz t opt k optim i i h P x G T k 4 Hodnota x v firmním katalogu nní uváděna odhad z katalogových údajů: i h NEP i h NEP x ln ln

9 apd PN PN.4 Konstanty názv hodnota poznámka Elmntární náboj C h Planckova k Js k oltzmanova k JK Výpočt pro konkrétní lavinovou fotodiodu: Paramtr Hodnota Názv 0.3AW PN APD 75AW Hz NEP pW / Hz I 50 na I 0 R TN k N 0 las,0,00,k,0k, 00k Pracovní odpor apd PN PN Kd j kvantová účinnost Pak odhadnm paramtr x jnž nní v katalogu: X34PJ Pag 9

10 i NEP ln h x NEP i h ln.60 9 ln ln 50, V PŘÍLOZE A NA É WEU JE EXCELOVSKÝ SOUOR URČENÝ PRO VÝPOČET PARAETRU X optim x 4 kb T G Popt x i h k t i poz Rk opt k 8 0k 4. 00k. X34PJ Pag 0