可見光通信發(fā)端電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)論文正稿(參考版)
2025-07-01 17:57本頁(yè)面
【正文】 能干的人，不在情緒上計(jì)較，只在做事上認(rèn)真；無(wú)能的人！不在做事上認(rèn)真，只在情緒上計(jì)較。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來(lái)越容易。2008:149161.寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。2008.【9】邱琪 《光纖通信技術(shù)》 科學(xué)出版社。2011。.【6】李春茂 《LED結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社。2006。2004:148150.【3】楊英杰，趙小蘭 《光纖通信原理及應(yīng)用》 電子工業(yè)出版社。：5159。還有，四年來(lái)結(jié)下深厚友誼的機(jī)電工程系的所有老師和同學(xué)，因?yàn)槟銈儾庞辛宋揖实拇髮W(xué)生活，謝謝你們。感謝這幾年來(lái)給予幫助的老師和同學(xué)。正是有了你們的支持，才使得我順利完成學(xué)業(yè)。 此時(shí)此刻，我想發(fā)自肺腑的說(shuō)一聲“謝謝”的人，還有我的父母。我從陳教授這里學(xué)到的不僅是專業(yè)上的學(xué)識(shí)，還有為人處事上的修養(yǎng)。在大學(xué)四年里，我從身邊老師、家人、同學(xué)那里得到了很多幫助和照顧，在此特別呈上我深深的謝意! 首先感謝我的導(dǎo)師陳建明教授，謝謝您這一段時(shí)間的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。因此，設(shè)計(jì)跨阻抗前置放大器，滿足低噪聲、高靈敏度的要求，適用于高速通信系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了前置放大電路和主放大電路，使信號(hào)強(qiáng)度能夠滿足后續(xù)電路的時(shí)鐘提取、數(shù)值判決等處理。對(duì)光接收模塊的電路設(shè)計(jì)。PIN光電二極管轉(zhuǎn)換的微弱電路需要進(jìn)行處理才能滿足要求，進(jìn)而研究了前置放大器和主放大電路。由于電容對(duì)直流量的電抗為無(wú)窮大，兩級(jí)之間的直流通路各不相通，各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)相互獨(dú)立，因此降低了電路設(shè)計(jì)的難度而且，由于電容的通高頻、阻低頻的特性，可以起到濾除低頻干擾信號(hào)的作用。圖34光接收模塊原理圖光接收模塊的電路原理如圖34所示，光信號(hào)由PIN光電二極管接收轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，通過(guò)前置放大器和主放大電路進(jìn)行放大。當(dāng)輸入電壓Vin增大時(shí)，負(fù)向的AGC電壓增大，場(chǎng)效應(yīng)管Q1的漏源極電阻增大，根據(jù)公式31可以知道輸出電壓變小。 控制信號(hào)從主放大器的輸出端提取，經(jīng)過(guò)濾波后，輸入到反相放大器，從而變成負(fù)向的AGC電壓。AGC電路的設(shè)計(jì)是通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管漏源極之間的電阻變化控制放大器的放大倍數(shù)。帶自動(dòng)增益控制(AGC)的多級(jí)放大器的作用是提供信號(hào)增益，同時(shí)控制輸出信號(hào)的輸出幅度，保證輸出信號(hào)幅度不變。然后，通過(guò)晶體管的射極輸出控制差分放大器的工作。 輸入緩沖器由一對(duì)射隨器和一對(duì)差分對(duì)管組成。然后，信號(hào)在多級(jí)放大器處進(jìn)一步放大處理，AGC電路控制其輸出幅度，使之輸出幅度保持不變。主放大電路設(shè)計(jì)如圖33所示，主要包括了輸入緩沖器、帶AGC功能的多級(jí)放大器、輸出緩沖器電路組成。主放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行多級(jí)放大，使得信號(hào)強(qiáng)度滿足判決再生的需要。然后，信號(hào)經(jīng)過(guò)差分放大電路輸出，以差分信號(hào)的形式傳輸?shù)街鞣糯箅娐贰ｋ娮鑂1和電容C1構(gòu)成濾波電路，減低電源的噪聲干擾。由于放大器的工作特點(diǎn)是放大同相與反相輸入端之間的輸入差值，因此可以抵消輸入信號(hào)的直流成分。此設(shè)計(jì)還具有消除直流成分的功能，在放大器A1的同相輸入端接一個(gè)小的參考電壓。反饋電阻Rf跨接在放大器反向輸入端和輸出端，形成并聯(lián)負(fù)反饋，將輸入電流轉(zhuǎn)換成電壓。PIN光電二極管接收光信號(hào)并轉(zhuǎn)化成電流從引腳IN端輸入，經(jīng)過(guò)跨阻放大器進(jìn)行放大，再經(jīng)過(guò)差分信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)，然后通過(guò)差分放大器輸出。光接收機(jī)模塊主要包括前置放大電路和主放大電路。經(jīng)過(guò)光發(fā)射機(jī)調(diào)制的光信號(hào)被PIN光電二極管接收，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。，通過(guò)倒相放大器的作用變成差分信號(hào)，控制差分驅(qū)動(dòng)器：如果是“0”信號(hào)，T1管截止，T2管導(dǎo)通，LED陣列光源不亮，此時(shí)沒有光輸出，代表著“0”信號(hào)；如果是“1”信號(hào)，T1管導(dǎo)通，T2管截止，這種狀態(tài)下LED光源、差分驅(qū)動(dòng)器和調(diào)制電流發(fā)生器構(gòu)成電流回路，LED光源發(fā)光，代表著“1”信號(hào)。差分驅(qū)動(dòng)器就相當(dāng)于一個(gè)選通開關(guān)，受輸入緩沖器檢測(cè)信號(hào)的控制。差分驅(qū)動(dòng)器通過(guò)兩個(gè)三極管T1和T2的相互導(dǎo)通來(lái)控制陣列光源的開啟和關(guān)閉，將光信號(hào)調(diào)制到LED陣列光源上。差分信號(hào)控制三極管T1和T2的基極，當(dāng)輸入比較器檢測(cè)數(shù)值為“1”時(shí)，T1導(dǎo)通，T2截止，此時(shí)LED發(fā)光，發(fā)出信號(hào)“1”。:差分驅(qū)動(dòng)器由兩個(gè)NPN三極管T1和T2構(gòu)成，T1的集電極接LED光源，T2的集電極通過(guò)一個(gè)電阻接電源。調(diào)制電流發(fā)生器的集電極電流進(jìn)一步控制差分驅(qū)動(dòng)器的工作時(shí)的電流大小。電阻R1的作用就是為集成運(yùn)算放大器的反向輸入端提供輸入電壓。驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路各個(gè)部分的功能如下::調(diào)制電流發(fā)生器控制輸出給LED光源的電流幅度大小，由一個(gè)集成運(yùn)算放大器、一個(gè)NPN型三極管構(gòu)成。驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路一方面向LED光源提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，另一方面根據(jù)輸入信號(hào)的數(shù)值“1”或“0”控制光源的“開”狀態(tài)和“關(guān)”狀態(tài)。，以滿足高速通信的要求。這是對(duì)信號(hào)完成光/電轉(zhuǎn)換的能力，直接決定著可見光通信的距離。如何提高光接收機(jī)的性能參數(shù)是可見光通信研究的重點(diǎn)之一，一般可以通過(guò)選擇合適材料，提高制造工藝和優(yōu)化電路實(shí)現(xiàn)。光電探測(cè)器的噪聲主要是光電轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生電子的隨機(jī)性引起的散粒噪聲和溫度作用下載流子熱運(yùn)動(dòng)引起的熱噪聲。靈敏度是指在保證給定誤碼率指標(biāo)的條件下，接收機(jī)所需的最小平均接收光功率Pr ，對(duì)于采用PIN光電探測(cè)器的光接收機(jī)，靈敏度公式34表示為:Pr=I1σTσ1+σ0R （29）式中，σ σ0分別表示“1”碼和“0”碼的噪聲方差，σT為熱噪聲的方差，R為PIN光電探測(cè)器的光電轉(zhuǎn)換效率。反之亦然，在接收“0”碼時(shí)，噪聲導(dǎo)致I0 ID，同樣產(chǎn)生了誤判，發(fā)生的概率用P（1/0）表示。信號(hào)在傳輸?shù)倪^(guò)程中引入了噪聲，因此接收后的信號(hào)無(wú)論是高電平還是低電平都加載了噪聲，噪聲在接收波形上表現(xiàn)為凹凸不平的“毛刺”。這個(gè)最小的光信號(hào)強(qiáng)度一般用最小平均接收光功率表示，也就是光接收機(jī)的靈敏度。誤碼率是指在信號(hào)判別的時(shí)候，發(fā)生錯(cuò)誤判別的概率。該設(shè)計(jì)可提供高達(dá)600Mbps的工作速率。跨阻抗放大器的經(jīng)典設(shè)計(jì)如圖25所示，由三個(gè)三極管構(gòu)成三級(jí)放大電路。由25式可得，帶寬與輸入電阻成反比，由于電阻的減小使得帶寬至少增加了A倍。由24式可得，輸入電阻是高阻抗前置放大器的上。因此，選擇跨阻抗前置放大器為前置放大器。這三種放大器的比較如表21所示。所以，要對(duì)前置放大器進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，
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