2.1 Середньоімпедасний підсилювач (сіп)

Структурну схему приймального пристрою з СІП наведено на рис. 2.2. Вона містить ФД, зворотно зміщений від джерела Е_зм опір навантаження ФД R_н та підсилювач П. Основне завдання при проектуванні СІП забезпечити задану ширину смуги пропускання F. В такій схемі вона визначається за постійним часом вхідного кола

де С_ - сумарна ємність на вході, котра складається з ємності фотодіода, підсилювача (С_вх). Отже для заданої F R_н обирається з умов

. (2.1)

Р исунок 2.2 - Структурна схема приймального пристрою з СІП

Такий метод побудови приймального пристрою є найпростішим, але неминуче неоптимальним з точки зору чутливості. В загальному випадку R_н що його обрано згідно з умовою (2.1), шум спричинений цим опором, значно перевищуватиме мінімально досяжний рівень шуму підсилювача, зібраного на ПТ чи на БТ. Для типових значень параметрів підсилювача на ПТ рівень шуму резистора навантаження приблизно в 100 разів вище за F = 2 МГц. та вдесятеро більше за F=20 МГц. Для зниження рівня шуму використовують спеціальний підсилювач з великим вхідним опором високоімпедансний, що він зреалізовує методом простої протишумової корекції, запропонований Г.В. Брауде.

2.2 Високоімпедансний підсилювач (віп).

Мінімізація внеску від всіх джерел шуму тут досягається за допомогою: використовування малошумливих транзисторів; вибору ФД з малим темновим струмом, отже малим дробовим шумом; зменшення теплового шуму, що він вноситься резистором навантаження ФД. Останнє вимагає збільшення R_н (високоімпедансний вхід). При цьому у вхідному імпедансі (повному опорі) домінує складова ємності, тобто

.

Струм сигналу генерований фотодіодом, інтегрується ємністю С. Отже, потрібен коректор. Зазвичай це просте диференціювальне коло в АЧХ, що зростає пропорційно Отже, ВІП забезпечує мінімальні шуми, а коректор називають вирівнювачем (частотної характеристики). Структурну схему приймального пристрою з ВІП наведено на рис. 2.3. Вона має зворотно зміщений ФД з колом навантаження R_н, попередній підсилювач та вирівнювач.

2 .3 - Структурна схема приймального пристрою з ВІП

Р исунок.2.4 - Еквівалентна схема вхідного кола (ФД+ВІП)

Еквіваленту схему вхідного кола (ФД + ВІП) наведено на рис.2.4. Тут: I_вх струм сигналу; С_д ємність зворотно зміщеного ФД; R_н опір навантаження; R_ах та С_вх вхідний опір та ємність ВІП, а К_u його коефіцієнт підсилення за напругою. Передавальна характеристика приймальних пристроїв називається трансімпедансом (передавальним імпедансом) та дорівнює

.

Оскільки вхідним параметром є фотострум, а вихідним напруга. Для ВІП

. (2.2)

; .

.

Гранична чистота ВІП за звичай є невелика внаслідок вибору R_н великого номіналу. Тому коректор повинен мати К(), що рівномірно до частоти _гп та зростаюче пропорційно до частоти  для     _гп

Р исунок 2.5 - Частотні характеристики ВІП (_п), коректора (К), а також послідовно ввімкнених ВІП + коректор(_п К)

Частотні характеристики ВІП (_п), коректора (К), а також послідовно ввімкнених ВІП + коректор (_п К) наведено на рис. 2.5, з якого видно, що використання коректора дозволяє розширити смугу пропускання з _гр    _гр, тобто в необхідне число разів зазвичай у 10...100. Основним недоліком ВІП є порівняно малий динамічний діапазон, що призводить до перенаватаження його сигналом, зокрема низької частоти (НЧ) складовими в спектрі, що вони мають великий рівень.