Построитель местной вертикали с секущим типом сканирования

  Табл 5.4Характеристики К140УД2.

  

  Рис. 5.12. Схема усилителя.

       Входным сопротивлением такого  усилителя является R1. Исходя из  условия, что входное сопротивление  последующего каскада должно  быть много больше выходного  сопротивления предыдущего каскада,  т.е. R1 >> Rвых_пу.

  R1 = 52.5 кОм

  R4 = 470 Ом

  C1 = 6800 пФ

  C2 = 470 пФ

  C3 = 6800 пФ

       Для детектирования и последующей  обработке сигнала на выходе  усилителя величина сигнала должна  быть не меньше 4 В. Исходя из  этого условия, вычислим необходимый  нам коэффициент усиления. 

       Для нормальной работы синхронного  детектора сигнал должен составлять  единицы вольт. Оценим величину  сигнала на выходе ПИ:

                                                                                           

  

   - постоянна во всём спектральном  диапазоне равна 1000В/Вт , т.к. приёмник неселективен.

  

       Следовательно, для обеспечения  необходимого усиления нужно  поставить 2 каскада с коэффициентом  усиления каждого каскада равным  36.82.

  Вычислим  сопротивление  :

                                                                           

  

 

  5.3 Расчет детектора. 

  Для формирования прямоугольных импульсов  от приемника используем Триггер  Шмитта,.основанный на логических элементах И-НЕ(К176ЛП14) 

  

  Рис. 5.13 Схема Триггера Шмитта

  Входной сигнал подается на вход Э1 через R1. На вход Э1через R2 подается входной сигнал. В результате оба элемента охвачены ПОС. Два элемента включены последовательно с той целью, чтобы схема была неинвертирующей.

  Напряжение  меньше 1.4 В и соответствующее устойчивой логической 1 называют пороговым. При рассмотрении Триггера Шмитта будем считать, что каждый из элементов имеет аналогичную характеристику.

  Если  U_ВХ=0, то схема находится в исходном состоянии. На выходе Э1 имеем 1, на выходе Э2 - 0. Этот 0 будет через Э2 действовать на вход Э1 совместно с низким напряжением должно обеспечивать U₀ меньше порогового уровня, при этом состояние 0 на входе будет устойчивым.

  Рис.5.14 Входно - выходная характеристика элемента ТТЛ типа

  U_ВХ(0), U_ВЫХ(0) следовательно U₀<U_ПОРОГ Такое состояние является устойчивым. В нем триггер  может находиться сколь угодно долго. Увеличиваем входной сигнал. И увеличивается напряжение U. Напряжение не приведет к изменению его состояния то тех пор, пока оно будет меньше порогового напряжения микросхемы.

U < U_ПОР

  До  тех пор пока при возрастании  входного напряжения U₀ ,будет меньше порогового уровня состояние схемы не изменится. Когда U₀ станет больше порогового уровня, то напряжение U_ВЫХ1 согласно характеристики начнет уменьшаться, а оно является входным для Э2. При этом U₀ начинает лавинообразно возрастать. Э1 лавинообразно переходит в 0 состояние, а Э2 в состояние 1.

  Определим величину U_ВХ , при котором произойдет переключение триггера в новое состояние, т.е. определим порог срабатывания:

Рис. 5.15. Характеристика вход - выход Триггера Шмитта.

  Если  продолжать дальше увеличивать U_ВХ, то после переключения на выходе будет сохраняться логическая 1. Если уменьшить U_ВХ до 0, то будет уменьшаться U₀, но U₀ будет определяться не только входным напряжением, но и выходным. То есть после переключения U₀ при одних и тех же U_ВХ.

  При уменьшении U_ВХ возврат триггера в исходное состояние произойдет в тот момент, когда U станет меньше U_ПОР.

Порог отпускания:

- для микросхемы (К176ЛП14), тогда

 
 

 

В качестве детектора  будем использовать Разностный усилитель  на основе ОУ.

Рис. 5.16 Схема  разностного усилителя на основе ОУ

  Разностный  усилитель на ОУ можно рассматривать  как совокупность инвертирующего и  неинвертирующего вариантов усилителя.

Пусть , тогда

  При равенстве сигналов от ГОНа и приемника на выходу ОУ будет 0, при рассогласовании сигналов на выходе появятся две составляющие положительная и отрицательная, который смещены повремени друг относительно друга. Чтобы определить в какую сторону сместился аппарат и на какую величину, нам потребуется определить знак смещения, для этого ставим второй гон сигнал с которого равен половине первого сигнала и по времени смещен на половину времени первого сигнала. Сигнал с Разностного усилителя идет на электронный ключ, на который приходит сигнал со второго ГОНа. За Ключом ставим интегратор, и тогда напряжение нашего сигнала будет прямо пропорционально углу.

 

 

  Основная  составляющая ключа будет микросхема типа 526ПС1.

Рис. 5.17 Принципиальная схема микросхемы 526ПС1  

 Основным  узлом микросхемы является счетверенный дифференциальный усилитель с перекрестными  связями (транзисторы VT1, VT4, VT5, VT6). По своему действию он подобен усилителю с  общим эмиттером, но его эмиттерные токи не зависят от входного напряжения. Нетрудно заметить, что разность выходных токов усилителя (являющаяся выходной величиной) пропорциональна не только входному напряжению усилителя (оно  поступает на вход X, вывод 10), но и  разности токов эмиттеров:

 Токи  эмиттеров можно регулировать подачей  напряжения на базы транзисторов VT2 и VT7 (это напряжение поступает на вход Y, вывод 11) при замкнутых выводах 2 и 12.

  Если  к выводам 8 и 9  подключить нагрузки, имеющие одинаковые сопротивления, то выходной сигнал можно получить в виде разности напряжений:

где  I_о - ток в рабочей точке каждой транзисторной пары: VT1, VT4; VT5, VT6.

U_т - температурный потенциал.

  Внутренний  стабилизатор (диоды VD1...VD5 и резистор R9) обеспечивает стабильную работу схемы  по постоянному току и задает смещение на транзисторы VT3 и VT8, поддерживая  эмиттерный ток счетверенного усилителя  постоянным.

  Из  приведенной для выходного напряжения формулы можно легко вывести, что зависимость выходного напряжения от входных потенциалов нелинейна. Линейный диапазон по входу Y можно расширить, если между выводами 2 и 12 включить резистор Ry. Тогда величина разности входных токов будет определяться уравнением:

где r_э - сопротивление эмиттерного перехода.

  Схема включения микросхемы в качестве ключа показана на рис. 6.

  Рис. 5.18 Схема включения микросхемы в  качестве электронного ключа

  В исходном состоянии:

- при  наличии на входе X аналогового  сигнала и симметричной нагрузки  ∆I_вых=0 и напряжение на выходе схемы отсутствует;

- при  подаче на вход Y импульсного сигнала  нарушается симметрия схемы и входной аналоговый сигнал проходит на выход без нарушения своей формы. 
 

 

  Расчет  тепловой помехи:

  Для определения  отношения помеха/шум будем считать, что величина помехи от звезд не существенна. Расчет проведем для тепловой помехи, т.к. температура на поверхности  Земли меняется, причем мы пренебрежем  величиной помехи за счет эллиптичности.

  Поверхность Земли имеет температуру около  T=300К, зададимся разницей температур   К.

  Воспользуемся формулой Планка для спектральной плотности  энергетической светимости модели АЧТ  с коэффициентом пропускания 

  _{Определим , как среднее значение коэффициента пропускания в диапазоне}  

  Таким образом   

   ;

   ;

   ;                                 

   м         м

  

    

   . 

    
 

  Тепловая  помеха оценивается следующей формулой [3]: 

    

  Необходимое значение χ можно определить из уравнения: 

    
 

  _{Поверочный  расчет.} 

  _{Выполнение расчета оптической и элеткронной частей ОЭС дали значение ряда параметров системы(фактор шума диаметр входного зрачка…), которые были заданы изначально:}

   (вместо )

   (вместо )

   (вместо )

  Рассчитаем  отношение «сигнал/шум» (при относительном отверстии ):

   

  

  

  

  

 

Вывод: заложенное исходно значение m увеличилось на , что говорит о правильном выборе параметров оптико-электронного ПМВ.

 

  

  Литература.

1. Козлов Д.И. и др. - Конструирование автоматических космических аппаратов (1996)
2. Формозов Б. Н. Аэрокосмические фотоприемные устройства в видимом и инфракрасном диапазонах(2002)
3. Н.М. Иванов Баллистика и навигация космических аппаратов (2004)
4. М.Д. Аксененко М. Л. Бараночников Приемники оптического излучения
5. Большая Советская Энциклопедия
6. http://www.tydexoptics.com
7. http://www.edmundoptics.com
8. http://optotl.ru
9. Изнар А.Н. Павлов А.В. «Оптико электронные прибор космических аппаратов»
10. У. Волф, Г Цисис «Справочник по инфракрасной технике»