Расчёт ёмкостей в схеме оптического передающего устройства

Расчёт эмиттерной ёмкости

Ёмкость эмиттера Сэ определяется значением сквозной крутизны эмиттерного тока и периодом повторения импульсов в информационном сигнале. Поскольку скорость передачи проектируемого устройства 8.5Мбит/с, то частота HDB сигнала на входе преобразователя кода FHDB=8.5МГц. Поскольку в линейном коде СМI длительность импульсов в два раза короче, чем в HDB сигнале, то частота модулирующего сигнала FCMI=8.5×2=17 МГц.

Отсюда период следования импульсов: .

Тогда ёмкость эмиттера:

Расчёт разделительной ёмкости

 Разделительная ёмкость Ср должна вносить минимальные искажения во фронт импульсов. Для этого постоянная времени цепи должна удовлетворять условию [2]:

,где tи = T = 59 нс – длительность импульса (для сигнала CMI равна периоду сигнала).

Тогда значение разделительной ёмкости:

,где Rн – сопротивление нагрузки согласующего усилителя (входное сопротивление прямого модулятора).

Rвыхсус – выходное сопротивление согласующего усилителя:

,где Rвыхоу = 300 Ом – выходное сопротивление операционного усилителя.

Расчёт ёмкостей фильтров

Ёмкость фильтра в цепи модулятора Сф определим по формуле:

,где Dф = 10% - подъём плоской вершины импульса.

Значение ёмкости фильтра в цепи АРУ найдем по следующей формуле:

,где Fн = FCMI/10000 = 850 Гц – частота среза фильтра.

Выводы

Далее номиналы резисторов и конденсаторов схемы определяются в соответствии с существующими стандартными номиналами, выпускаемыми промышленностью.

Таким образом, в схеме модулятора имеем следующие номиналы резисторов:

- Rб’ = 5.6 КОм;

- Rб” = 1.8 КОм;

- Rэ’ = 33 Ом;

- Rэ’’ = 10 Ом;

- Rк = 33 Ом;

- Rф = 22 Ом.

В схеме согласующего усилителя:

- R1 = R3 = R4 = 180 Ком;

- R2 = 120 Ом;

- R5 = 10 Ом.

В схеме устройства АРУ:

- Rфд = 220 Ом;

- Rф1 = 22 Ом;

Номиналы конденсаторов:

- Сэ = 0.068 мкФ;

- Ср = 10 пФ;

- Сф = 0.022 мкФ;

- Сф1 = 100 мкФ.

Окончательный вариант принципиальной схемы оптического передающего устройства приведён на рисунке 3.5.

В схеме применён лазерный излучатель ИДЛ 5С-1300, работающий на длине волны 1270 - 1300 нм и имеющий выходную оптическую мощность излучения 5 мВт. В схеме прямого модулятора применён кремниевый n-p-n транзистор КТ660Б, предназначенный для применения в переключающих и импульсных устройствах. Для согласования выхода преобразователя кода и входа модулятора введён согласующий усилитель на быстродействующем операционном усилителе КР140УД11. Для стабилизации средней мощности лазерного излучения введено устройство автоматической регулировки уровня оптического сигнала, включающее в себя p-i-n фотодиод ФД-227 и интегральную схему К175ДА1, используемую в качестве детектора АРУ и усилителя постоянного тока.

Разработанное передающее устройство рассчитано на работу в составе цифровых многоканальных систем передачи, работающих со скоростью 8 Мбит/с и предназначенных для работы на соединительных линиях ГТС.