6. Разработка приёмника

Приёмник ВОИТ реализован на основе схемы эмиттерного повторителя (Рис. 2 .41).

Рис. 2.41 Схема эмиттерного повторителя на основе npn-транзистора

Эмиттерный повторитель назван так потому, что выходной сигнал снимается с эмиттера, напряжение на котором равно напряжению на входе (на базе) минус падение напряжения на диоде (на переходе база-эмиттер): U_Э= U_Б – 0,6 В. Выходной сигнал по форме повторяет входной, но уровень его напряжения на 0,6-0,7 В ниже.

В данной схеме входной импеданс значительно больше, чем выходной. Из этого следует, что источник входного сигнала будет отдавать меньшую мощность, если нагрузку подключить через эмиттерный повторитель. Поэтому обладающий внутренним импедансом источник может через повторитель работать на нагрузку, которая обладает сравнимым или даже более низким импедансом, без потери амплитуды сигнала. Иными словами, эмиттерный повторитель обеспечивает усиление по току, хотя и не дает усиление по напряжению [CITATION ПХо98 \l 1049 ]

Исходя из параметров выбранного фотодиода (таблица 2.4) с применением схемы эмиттерного повторителя, разработана электрическая принципиальная схема передатчика (Рис. 2 .42).

Рис. 2.42Электрическая принципиальная схема приемника

Элемент схемы U₁ является стабилизатором напряжения с выходным параметром 15 В и обеспечивает стабильное напряжение питания схемы, даже при условии постепенного снижения напряжения источника питания при разрядке и создает необходимый градиент напряжения для работы фотодиода. Сопротивление R₁ задает рабочие параметры фотодиода в соответствии с таблицей 2.5. Транзистор Q₄ и резистор R₂ реализуют схему эмиттерного повторителя, где транзистор Q₄ выбран аналогично транзисторам, расположенным в передатчики с целью обеспечения работы системы во всем необходимом диапазоне частот, а резистор R₂ отвечает за коэффициент усиления приемника. Емкость С₁ и С₂ обеспечивают разделение цепей приемника и регистрирующей аппаратуры, при этом емкость С₂ необходима для шунтирования внутренней индуктивности электролитического конденсатора С₁, чтобы обеспечить высоко линейную полосу пропускания приемника на высоких частотах.

Технические характеристики приемника волоконно-оптического измерительного тракта:

Выходной диапазон (амплитудное значение) – ±2 В;

Рабочая длинна волны 1310 нм;

Полоса пропускания от 50 Гц до 1 МГц;

Потребляемая мощность – 5 мВт;

Источник питания – постоянный 19 В;

7. Создание опытного образца

Создание опытного образца волоконно-оптического измерительного тракта включало в себя следующие этапы:

1. Приобретение комплектующих:

   • Электронные компоненты (стабилизаторы напряжения, транзисторы, конденсаторы, резисторы, элементы питания);

   • Оптоэлектронные элементы (лазерный диод, фотодиод);

   • Разъёмы и переключатели;

   • Печатные платы;

   • Оптоволоконный кабель;

   • Корпуса для приёмника и передатчика.

2. Монтаж электронных элементов на печатные платы и размещение их в корпусах (Рис. 2 .43, Рис. 2 .44).

Рис. 2.43Опытный образец передатчика

Рис. 2.44 Опытный образец приемника