Điện tử viễn thông - Các bài thí nghiệm thông tin quang: Phần 2

Phần 2 Tài liệu Các bài thí nghiệm thông tin quang (dùng cho chuyên ngành Điện tử viễn thông) trình bày các nội dung: Bộ thu quang, các hệ thống sợi quang, các hệ thống thông tin quang, xử lý sự cố, giao tiếp bộ vi xử lý. Tham khảo nội dung Tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điện tử viễn thông - Các bài thí nghiệm thông tin quang: Phần 2 Bµi tËp 4-1 : Bé t¸ch quang Môc ®Ých: T×m hiÓu c¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng quang dïng ®Ó chuyÓn ®æi tÝn hiÖu quang thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. Tãm l−îc: - Bé t¸ch quang cã mét bé c¶m biÕn quang ®−îc che viÒn xung quanh b»ng viÒn ch¾n. ViÒn ch¾n ®¶m b¶o r»ng chØ c«ng suÊt bøc x¹ bëi sîi quang ®−îc chuyÓn ®æi. §Ó tr¸nh suy hao, viÒn ch¾n bao gåm mét èng dïng ®Ó ®ång chØnh èng gi÷ sîi quang víi bé c¶m biÕn quang. 1. C¸c lo¹i bé c¶m biÕn nµo ®−îc dïng lµm bé t¸ch quang? a. C¸c Led. b. C¸c phototransistor c. C¸c photodiode d. C¶ b vµ c 153 - Bé t¸ch quang kh«ng c¶m thô ¸nh s¸ng n»m ngoµi h×nh nãn tiÕp nhËn cña nã. - Bé t¸ch quang cã gãc nhËn cña nã (θA), bëi vËy còng cã khÈu ®é sè t−¬ng øng. NA = sin(θA) - NÕu khÈu ®é sè cña sîi quang NA1 lín h¬n khÈu ®é sè NA2 cña bé t¸ch quang th× mét phÇn c«ng suÊt bøc x¹ sÏ bÞ tæn hao LOSSNA: LOSSNA = 20lg(NA1/NA2) khi NA1>NA2 - Bé t¸ch quang kh«ng thÓ c¶m thô ®−îc c«ng suÊt bøc x¹ ë ngoµi vïng c¶m quang hiÖu qu¶ cña nã. NÕu ®−êng kÝnh cña chïm s¸ng Dia1 lín h¬n ®−êng kÝnh cña vïng c¶m quang hîªu qu¶ Dia2 cña bé t¸ch quang th× x¶y ra suy hao c«ng suÊt bøc x¹ LOSSUI: LOSSUI = 20 lg(Dia1/Dia2) Víi Dia1>Dia2 - NÕu bé t¸ch quang cã mét thÊu kÝnh th× vïng c¶m quang hiÖu qu¶ cña nã cã thÓ t¨ng lªn. §−êng kÝnh vïng c¶m quang hiÖu qu¶ Dia2 t−¬ng ®−¬ng b»ng vïng c¶m quang hiÖu qu¶ vËt lý Dia2p cña phÇn tö c¶m quang, nh©n víi hÖ sè khuÕch ®¹i cña thÊu kÝnh Lm: Dia2 = Dia2p x Lm 154 - HÖ sè ®¸p øng Rp lµ tØ sè gi÷a c«ng suÊt bøc x¹ ®Çu vµo bé t¸ch quang víi dßng ®iÖn ®Çu ra t−¬ng øng Ip : Rp = Ip / Φe - HÖ sè ®¸p øng ®−îc ph©n lo¹i ®èi víi tõng b−íc sãng, bëi v× ®é nh¹y cña bé t¸ch quang thay ®æi theo b−íc sãng. 2. T×m HÖ sè ®¸p øng cña phototransistor t¹i 635 nm nÕu hèc ®¸p øng cña nã t¹i 880 nm (100%) lµ 2 mA/µW a. 4 mA/µW c. 1 mA/µW b. 2 mA/µW d. 0.5 mA/µW C¸c b−íc Thùc hµnh: / Chøc n¨ng cña bé t¸ch quang: 1. H·y kiÓm tra ®Ó ®¶m b¶o ch¾c ch¾n r»ng c¸c cÇu nèi vµ c¸c d©y nèi ®· ®−îc th¸o ra khái b¶ng m¹ch. 2. §Æt bé ph¸t FOT vÒ chÕ ®é ANALOG b»ng viÖc dïng c¸c cÇu nèi hai ®Çu trªn khèi FIBER OPTIC TRANSMITTER. 3. Dïng sîi quang thñy tinh 1m lo¹i 62.5/125 ®Ó nèi bé ph¸t FOT víi bé thu FOR. 4. T¾t nguån tÊm ®Õ tr−íc khi chuyÓn c¸c cÇu nèi trªn khèi POWER SUPPLY vÒ vÞ trÝ ANALOG. Sau khi ®Æt xong c¸c cÇu nèi nµy, bËt cÊp nguån trë l¹i cho tÊm ®Õ. 155 Víi phÇn ph¸t FOT, trong chÕ ®é ANALOG, dßng thay ®æi th«ng th−êng ®¶m b¶o c«ng suÊt 11.4 µW (Φe) t¹i ®Çu cuèi sîi quang thñy tinh 1m 5. Nèi mét ®ång hå gi÷a FOR vµ ®Êt (GND) vµ ®Æt chÕ ®é ®o ¸p mét chiÒu 6. §o ®iÖn ¸p mét chiÒu t¹i jack ®Çu ra FOR (chÕ ®é cã nèi): VFORC =………..mV Bé thu FOR sö dông mét bé khuÕch ®¹i néi kh¸ng (Transimpedance Amplifier) ®Ó chuyÓn ®æi dßng photodiode thµnh ®iÖn ¸p t¹i ®Çu ra FOR 7. Th¸o c¸p sîi quang thñy tinh khái bé thu FOR vµ ®o ®iÖn ¸p mét chiÒu t¹i jack ®Çu ra FOR (chÕ ®é kh«ng nèi): VFORD =………..mV C«ng suÊt quang Φe VFOR Nèi 650 mV Kh«ng nèi 730 mV L−u ý : C¸c gi¸ trÞ ®iÖn ¸p chuÈn trong b¶ng trªn ®−îc cho ®Ó tham kh¶o t¹i môc nµy vµ c¸c môc sau. Tuy nhiªn, c¸c tÝnh to¸n ph¶i thùc hiÖn trªn c¸c gi¸ trÞ thùc ®o. 8. T×m sù thay ®æi VFOR (DV) khi c«ng suÊt ¸nh s¸ng thay ®æi tõ kh«ng nèi sang nèi: DV = VFORD - VFORC = mV 156 /Suy hao t¹i tiÕp gi¸p sîi quang-bé t¸ch quang: 9. Suy hao do lÖch kÝch th−íc LOSSUI = 20 lg(Dia1/Dia2) khi Dia1>Dia2 vµ suy hao do lÖch khÈu ®é sè LOSSNA = 20lg(NA1/NA2) khi NA1>NA2. T¹i tiÕp gi¸p Sîi quang thñy tinh-Bé t¸ch quang nh− chØ ra d−íi ®©y: Sîi quang thñy tinh Bé t¸ch quang NA1 = 0.28 NA2 = 0.35 Dia1= 62.5 µm Dia2= 250 µm th× tæng suy hao LOSSUI + LOSSNA lµ bao nhiªu? a. 14 dB c. 0 dB b. 12 dB d. –14 dB 10. Gi¶ sö r»ng c«ng suÊt ra thùc tÕ cña FOT gÇn víi gi¸ trÞ th«ng dông 11.4µW, h·y tÝnh ®¸p øng thu Rp Rp = DV/DΦe = mV/µW Hai tr¹ng th¸i nèi vµ kh«ng nèi t¹o nªn DΦe b»ng c«ng suÊt quang cña FOT. C¸c tham sè cña bé thu quang Tham sè Min. Typ. Max. §é nh¹y Rp 5.1 mV/µW 7 mV/µW 10.9 mV/µW NA t−¬ng ®−¬ng 0.35 Dia t−¬ng ®−¬ng 250µm Vo DC (Φe=0) 0.7 V T¹p ©m VNO (Φe=0) 0.30 mVrms 0.36 mVrms Sù thay ®æi c«ng suÊt ra thùc tÕ DΦe cña bé ph¸t FOT cã thÓ trong kho¶ng (5÷20µW) 11. B¹n cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc ®é nh¹y thùc tÕ cña bé thu FOR (Rp) a. Cã b. Kh«ng 12. Gi¶ sö r»ng thay ®æi c«ng suÊt ra thùc tÕ DΦe cña bé ph¸t FOT lµ nhá nhÊt (DΦe min=5µW), h·y tÝnh thay ®æi ®iÖn ¸p ra nhá nhÊt mong ®îi cña bé thu. DV min= DΦe min x Rp min = mV 157 13. Gi¶ sö r»ng thay ®æi c«ng suÊt ra thùc tÕ DΦe cña bé ph¸ ...