Mạch Bộ Thu docx

Học viện Hàng không Việt Nam Nhóm 2 – Lớp ĐV2K4 BỘ THU QUANG  Học viện Hàng không Việt Nam Nhóm 2 – Lớp ĐV2K4 BỘ THU QUANG      !!!! " #$%& !!!! ' $() !!!! * +,+- !!!! . +-/ !!!! 0 123 !!!! 4 +,567( !!!! 8 #$9$ !!!! : ,;<  !!!! /=>?>@A Bộ thu có chức năng nhận tín hiệu quang, chuyển tín hiệu quang thành điện, xử lí và khôi phục dạng tín hiệu. Trong bài hôm nay, chúng tôi sẽ trình bày cấu trúc tổng quát của bộ thu quang số, các mạch tiền khuếch đại, khảo sát nhiễu trong bộ thu quang và đánh giá chất lượng của hệ thống quang. BCD Để tìm hiểu về bộ thu quang chúng ta cần tìm hiểu về những nội dung sau: >E7F- >>/GHCC >>>IDGJKL;CC >M#FBNG(O) MFBP; 1. Nguyên lí chung: #GP;QOKFRS)P;TU6VW,X OY,DO Chúng được chia thành hai nhóm: • U6V→→O • "U6V→OTGP;W Linh kiện tách sóng quang lại chia theo 2 cơ chế: • +RP;)OZO6VD;G[FNIG)F&9Q U6V\]^ • +RP;B););OC\22FC_F&9Q ^ • +)OB`22Hab6V . >E7F- E  U 6V  c d e ( ,f U 6V , Fg 9 Q , B  h 6VP;<9O\<;g< C_c,Fbi,C)CM,OX )j<;gBk2ljC) Cc,hCXS2<( ,k2hCX<(mC X,bCn-j), >E7F- (Mô hình vật lý của một photodiode) >E7F- 2. Những thông số cơ bản: 2.1. Hiệu suất lượng tử 6VOgo;F&p26VOZO6V);^2^  2^ 26VOZO6V); 2OB67RTqW 2OB^TqW * Lưu ý: Hiệu suất lượng tử là một hàm bước sóng của photon và do đó khi nói ɳ phải kèm theo bước sóng. >E7F- p e p e r r n n == η p n e n e r p r rBF6^SOgfCn> H O6VSOgFj   OD 2-S)sjIFC_tG$GD COBB<9Q >E7F- [ ] d p e hf reP I u  WT u α − − − = 2.2 Đáp ứng %XR96VZG$P;O(U6V5OOR6iO6VZ CQ7GFXgOI6pBCO6VOgo; • > H Cnv;TwW • H u $9P;^TxW • d00".u a'* y&2H;G >E7F- "*f WqT uu ηληλ === hC e WA P I R P [...]... xung do trải rộng ⇒Kết hợp với bộ tiền khuếch đại đảm bảo băng tần cho bộ thu Hình :Bộ Equalizer trộn âm Các khối mạch bộ thu quang 3.4 Bộ khuếch đại : Dùng để xử lý tiếp tín hiệu , bộ này thường dùng bộ AGC lợi phù hợp (Automatic Gain Control) để điều chỉnh độ ⇒Khuếch đại và giữ ổn định tín hiệu đầu ra Hình : bộ khuếch đại truyền hình cáp Các khối mạch bộ thu quang 3.5 Bộ lọc : Hạn chế nhiễu, loại bỏ... bản 3 Sơ đồ khối bộ thu quang: Là tổ hợp của bộ tách sóng quang, bộ tiền khuếch đại điện và các phần tử xử lí tín hiệu điện Sơ đồ khối của bộ thu quang số được minh họa dưới đây: Các khối mạch bộ thu quang 3.1 Nguồn thu quang (tách sóng quang) Chuyển đổi tín hiệu quang thành tín hiệu điện O /E 3.2 Bộ tiền khuếch đại : ⇒ Do tín hiệu quang ngõ vào đã bị suy yếu trên đường di nên cần có bộ tiền khuếch đại... trước khi xử lý (với yêu cầu của bộ khuếch đại là phải có nhiễu thấp) Khuếch đại tín hiệu và đảm bảo nhiễu thấp Bộ tiền khuếch đại bosch -10M2-EU1 Các khối mạch bộ thu quang 3.3 Bộ cân bằng (Equalizer) Do bộ tiền khuếch đại nhiễu thấp có băng thông không đủ đáp ứng tín hiệu số có tốc độ cao ,do đó cần đến bộ Equalizer dùng để cân bằng lại băng thông như yêu cầu, ngoài ra bộ equalizer còn được dùng để... mong muốn 3.6 Mạch quyết định gồm: • Mạch khôi phục xung đồng hồ : Trong các bộ thu quang tốc độ thấp, người ta thường sử dụng tách sóng bất đồng bộ sử dụng bộ so sánh để quyết định xung đó có hiện diện hay không (xem là bít 0 hay 1), đối với tuyến thông tin quang tốc độ cao, để đạt được chất lượng tối ưu, xung đồng hồ dữ liệu được mã hóa vào trong tín hiệu phát và được khôi phục ở bộ này • Mạch quyết... ra của mạch quyết định bit chính là nguồn dữ liệu đã được khôi phục => tái sinh tín hiệu số Các khối mạch bộ thu quang Mạch quyết định bit : -Quyết định là bit 1 nếu I > ID -Quyết định là bit 0 nếu I < ID II Linh kiện Photodiode Sơ lược chung: Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thu tinh để ánh sáng chiếu vào mối P – N, dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thu n với... trong một giới hạn tỉ số lỗi nhất định (Hình minh hoạ dải động của một linh kiện thu quang) I Khái niệm cơ bản 2.5 Nhiễu a) Nhiễu nhiệt: gây ra do điện trở tải của diode thu quang cũng như trở kháng đầu vào của bộ tiền khuếch đại, phụ thu c vào nhiệt độ, bề rộng băng nhiễu và điện trở tải theo công thức: • • • • K = 1.38.10-23J/oK : hằng số Blozman T: nhiệt độ tuyệt đối, oK B: bề rộng băng, Hz R: điện... nhỏ nhất yêu cầu ở đầu thu để đạt được mức chất lượng cho trước  Độ nhạy kí hiệu là S, có đơn vị đo là dBm  Thường mức chất lượng có thể là S/N hoặc BER I Khái niệm cơ bản 2.4 Dải động Là khoảng chênh lệch giữa mức công suất cao nhất và mức công suất thấp nhất mà linh kiện có thể thu nhận được trong một giới hạn tỉ số lỗi nhất định (Hình minh hoạ dải động của một linh kiện thu quang) I Khái niệm... Năng lượng dải cấm Eg phụ thu c vào vật liệu chế tạo photodiode, do vậy mỗi loại vật liệu có bước sóng cắt khác nhau: +PIN chế tạo bằng Si có λc = 1.06 µm +PIN chế tạo bằng Ge có λc = 1.6 µm II Linh kiện Photodiode b) Ưu – nhược điểm của PIN: Ưu điểm  Nhược điểm Điện áp cung cấp nhỏ (5-10V) o Độ nhạy thu thấp Khoảng -30 dBm, do 1 photon tới chỉ sinh ra 1 điện tử  Tạp âm thấp  Mạch điều khiển đơn o Băng... -40 dBm) - 150v với Si-ADP  o Băng thông lớn (tích M.B = 20-250 Ghz với InGaAs-ADP) Quá trình khuyếch đại phụ thu c nhiệt độ Vì vậy cần điều khiển nhiệt độ để giữ hệ số khuyếch đại là hằng số III Đặc tính kỹ thu t của Photodiode 1 Độ Nhạy: Độ nhạy là mức công suất quang nhỏ nhất yêu cầu ở đầu thu để đạt được mức chất lượng cho trước Thường mức chất lượng có thể là S/N hoặc BER Độ nhạy thường ký hiệu... gồm 3 lớp: P - type I - Intrinsic N - type Vì khả năng hấp thụ bức xạ phụ thu c rất lớn vào bề rộng vùng nghèo Nên để tăng khả năng mở rộng vùng nghèo người ta nghiên cứu chế tạo diode PIN, với lớp bán dẫn riêng I kẹp giữa hai lớp bán dẫn P và N, với loại điôt này chỉ cần điện áp ngược vài vôn có thể mở rộng vùng nghèo ra toàn bộ lớp bán dẫn I II Linh kiện Photodiode a) Cấu tạo bên trong và nguyên . chúng tôi sẽ trình bày cấu trúc tổng quát của bộ thu quang số, các mạch tiền khuếch đại, khảo sát nhiễu trong bộ thu quang và đánh giá chất lượng của hệ thống. không Việt Nam Nhóm 2 – Lớp ĐV2K4 BỘ THU QUANG  Học viện Hàng không Việt Nam Nhóm 2 – Lớp ĐV2K4 BỘ THU QUANG 