Hình 3.1 : Mạch nguyên lý của nguồn phát xung
Như đã trình bày trong chương 2, để đáp ứng với những yêu cầu về nguồn nuôi
xung cho laser bán dẫn, nguồn xung gồm mạch xung trigơ, bộ tạo dạng xung, mạch điều khiển công suất và bộ biến đổi DC-DC theo hình 2.2
Trong mạch nguyên lý ( hình 3.1) , IC 555 có tác dụng tạo ra xung vuông TTL, có thể thay đổi tần số tùy ý bằng cách thay đổi giá trị của R1 , R2 và C1. Tần số và độ
rộng xung được tính theo công thức [14]:
= 0.7∗( + 2 )∗ (3.1)
= 1/4
( + 2 )∗ (3.2) Lối ra tại chân 3 có dạng như hình dưới đây
Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Ngoan
Hình 3.2: Dạng xung lối ra tại chân 3 của IC 555
Ta có = m+ s ớ = 0.7∗( + )∗ à = 0.7∗ ∗
IC SN74LS123 là bộ đa hài có nhiệm vụ chia nhỏ xung vuông được tạo từ IC 555 thành các xung vuông có độ rộng xung nhỏ hơn. Độ rộng xung này cũng có thể thay đổi được khi thay đổi các giá trị của biến trở R3 và tụ C2 nối với chân 6.
IC SN74HC14 có tác dụng chỉnh dạng xung, giúp làm ngắn lại thời gian xung lên và xuống hay sườn lên và sườn xuống của xung ( r, f ).
IC SN74LS07N là một mạch collector hở có tác dụng tạo một mức điện áp lớn
giúp transistor switching của tầng tiếp theo mở nhanh hơn. Thông qua việc thay đổi
thế lối vào của bộ khuếch đại dòng tiếp theo, chúng ta có thể thay đổi được cường độ
dòng cấp cho laser.
Transistor 2N2219A có nhiệm vụ khuếch đại dòng và làm bộ đệm để đưa tín hiệu xung vuông kích thích nuôi cho laser và có thể cho dòng collector liên tục tới
800 mA. Vì vậy, dòng xung nhận được có thể lớn hơn 1A.
Máy phát xung được nuôi bởi nguồn một chiều 5V và 24V và được chế tạo dưới dạng mạch nguồn nuôi đi kèm. Dưới đây là hình ảnh của nguồn phát xung cấp
dòng cho laser bán dẫn bao gồm cả nguồn nuôi một chiều.
Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Ngoan
Máy phát xung trên cho phép thay đổi được tần số f= 1KHz tới 10 KHz và độ
rộng xung = 120 tới 2 µs, dòng xung có thể thay đổi từ 0 mA tới 1 A. Dạng xung đầu ra vuông, không có nền một chiều, biên độ xung dòng có độ ổn định cao. Mức độ thăng giáng biên độ xung dòng đạt được là ± 0.1%. Tuy nhiên, các phản hồi âm hay
phản hồi dương phụ sinh ra cùng với xung dòng dùng để nuôi laser (phản hồi âm gây
ra xung ngược, phản hồi dương gây ra xung cùng chiều với xung tín hiệu hay còn gọi
là các xung tức thời (transient)) chưa được khắc phục triệt để. Các xung tức thời này
thường rất nhanh (độ rộng xung từ vài chục tới vài trăm ps), chủ yếu liên quan đến
các phần tử cuộn cảm hoặc biến thế trong mạch nguồn nuôi hạ thế từ điện lưới 220V. Muốn triệt tiêu các xung này cần có các mạch điện tử phức tạp. Để khắc phục các
xung tức thời này, chúng tôi sử dung acquy để nuôi cho mạch điện tử. Chuẩn lối ra của
máy phát xung là chốt cắm BNC bao gồm chốt cấp dòng nuôi cho laser diode, chốt đưa ra dao động kí để đo dòng chạy qua laser cũng như sử dụng cáp đồng trục 50Ω
nối tới chân laser và dao động ký nhằm đảm bảo không bị méo xung. Hình 3.4 mô tả
dạng xung lối ra của máy phát xung cấp dòng cho laser diode thu được trên dao động
kí.
Hình 3.4 : Dạng xung của máy phát xung cấp dòng cho laser bán dẫn
Chúng tôi đã khảo sát và thấy rằng xung lối ra có sườn lên và sườn xuống nhỏ hơn 15 ns, không phụ thuộc vào độ rộng xung. Chúng tôi cũng đã thử nghiệm đưa thêm một tầng khuếch đại dòng bằng transistor KTS07A8804 công suất tần số cao ở
tầng lối ra của máy phát xung trên. Xung lối ra với độ rộng xung là 120 ns có thể đạt đến biên độ xung là 2 A. Máy phát xung này có thể cấp dòng xung cho laser bán dẫn
Luận văn thạc sỹ Nguyễn Thị Ngoan