测控电路_论文（终稿）

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1、电&工程摩浣课程设计说明书设计题目：光电二极管信号调理电路系别：年级专业：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：课程设计（论文）任务书院（系）：电子工程学院基层教学单位：物理电子工程系学号学牛姓名专业（班级）设计题「【光电二极管信号调理电路设计设计技术参数设计光电二极管的微弱电流检测电路及其噪声滤波电路。自选一款光电二极管，根据其量程，使调理电路输出信号幅值为0—2.5V设计要求1:完成题廿的理论设计模型；2：完成电路的multisim仿真；工作量1：完成一份设计说明书（其中包括理论设计的相关参数以及仿真结果）2：提交一份电路原理图；工作计划参考资料1：基于运算放大粘和集

2、成电路的电路设计2：模拟电子技术3：电路理论4：数字电子技术指导教师签字基层教学卩位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011年M口目录第1章摘要4第2章引言4笫3章电路设计与计算53」总体设计53.2部分设计5第4章结论与参考文献134」心得体会134.2参考文献14第1章摘要大多数的光电器件都需要检测与转换电路才能实现光电信号的检测变化，通常光电检测电路rh光电检测器件，输入电路和前置放大器组成。其中，光电检测器件是实现光电转换的核心器件，是沟通光学量和电子系统的接口环节。为了实现对光电信号的精确检测，前置放大及耦合电路是电信号必

3、须要经过的巫要环节。输入电路是连接光电器件和前置放大及耦合电路的屮间环节。它不仅为光电器件提供正常的电路工作条件，并且同吋完成与前置放大及耦合电路的电路匹配。第2章引言光电二极管的微弱电流检测电路及其噪声滤波电路设计，主要是指光电器件输入电路的静态工作点设计等部分内容。它的基本作用是为光电器件提供匹配的电路工作条件，并进行电参量的变换，同时完成前置放人及耦合电路的电路匹配。由于不同的光电二极管拥有不同的特性和技术指标，因此与Z相配的输入电路也各不相同，输入电路的设计应根据光电二极管及输入信号的性质、大小及光学和器件的噪声、电平等初始条件，同时考虑输出电平和通频带等技术要

4、求，最终确定电路的连接形式和工作参数光电技术是将传统的光学技术与现代电子技术和计算机技术紧密结合在一起的一门高新技术，是获取光信息或借助于光提取其它信息（如力、温度、声音、电流、生物）的重要手段。采用光电检测方法就是把调制到光载波上的有川信号解调出来，实现光信号到电信号的转换。因光纤末端输出的光信号通常是很微弱的，各种噪声的干扰直接影响有用信号的测量精度，这就要求光检测器在所用光源的发射波长范围内具有高响度小的附加噪声、快的响应速率J4具有能处理所需要的数据的足够带宽。另外,与探测器相连的询置放人电路也应当设计合理，以获得人的动态范用和高的信噪比。本文基于这-思想在实验

5、过程中总结设讣出一种实用的询置放人电路，这一电路己被应川于高压光纤电流传感器屮，并取得了较理想的效果。第3章电路设计与计算信号电压si光电检测电路樓块姑构框图光电放大;1.光电转换部分功能：将照射的光能转换成能检测的电流信号。2.前登放大部分功能：将微弱的电流信号放人到足够识别的电压信号，如设计要求提出的0到2.5v电压信号。3.滤波电路功能：除去询部分电阻热噪声丁•扰，使测量结果精确。二部分设计1、光电转换部分半导体材料对光的吸收遵从如下指数规律：PM=P{}[2-e~aU)x](1)式中，d(刃是当光的波长为2时的吸收系数；是入射于光探测器上的光功率;而P(x)是在

6、距离X中吸收的光功率。如果耗尽区的贸心业"*出动、"*1"於"、3步"U3率为Rf,那么，山于光功率光照下，PTN}无光■照(3)式中，Zo为P.电压的实际结电压；K为玖Pi□可以看出光由式(3)可得电二极管的反用图1PIN光电二极管伏安特性在应用时，要求光伏探测器工作在线性范围内。I大］此必须保证器件近似以短路方式工作,其输出电流为2)2DUB9:稱用尢通有效直径42.5mm#ft中心暗电潦歼电滾光电流灵敏度0应时简結电容正向圧降单位

7、xA/piWapFV-50V•50V-50V在lOOOhJRKT-50V人射光波长0.9卩-50VRt,=tkn-50V諾试频率Eld

8、fe正向电流10mA2DU1B<0.1<3>20>0.4io-77-12<102DU2B0.1~0.33~10>20>0.410*77-12-<102DU3B0.3-1.010-30>20>0.410-17-13<10Z(pA)根据情况选取20jLiA,灵散:电流2、前左图中光电二极管对入射光响应电流是/S,随后运算的放大器将这个电流转化成电压V0o信号增益：As=VolIs噪声增益：An=^no/^ni转折频率：fp=2tiRC带入实际光电二极管电流范围和输出电压范围，计算得放大器信号增益为人.=2.5V/20/M二125KG计算噪声转