测控电路_论文

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1、电&工程曇浣课程设计说明书设计题目：光电二极管信号调理电路系另U：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U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：完成题目的理论设计模型；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

2、作计划参考资料1：基于运算放大器和集成电路的电路设计2：模拟电子技术3：电路理论4：数字电了技术指导教师签字基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学住、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2011年月日目录第1章摘要4第2章引言4第3章屯路设计与计算53.1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章摘要人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，通常光电检测电路由光电检测器件，输入电路和前置放人器组成。其中，光电检测器件是实现光电转换的核心器件，是沟通光学虽:和电了

3、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须要经过的重要环节。输入电路是连接光电器件和询置放大及耦合电路的中间环节。它不仅为光电器件提供正常的电路工作条件，并月•同时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，同时完成前置放大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，因此与之相配的输入电路也各不相同，输入电路

4、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，同吋考虑输出电平和通频帯等技术耍求，最终确定电路的连接形式利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用信号解调出来，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，各种噪声的十扰直接影响冇用信号的测量精度,这就要求光检测器在所川光源的发射波长范围内具有高响度小的附加噪声、快的

5、响应速率11貝有能处理所需要的数据的足够带宽。另夕卜,与探测器相连的前置放大电路也应当设计介理，以获得人的动态范围和高的信噪比。木文基于这一思想在实验过程中总结设计出一•种实用的前置放大电路，这一电路已被应用于高压光纤电流传感器中，并収得了较理想的效果。第3章电路设计与计算一总体设计光电放人滤波电路总体分三部分，各部分如卜：光电汛电田.信号昌丸电館置放馆号.滤波与主r大电陀■V放大电跑mi光电检测电路模块蛛构框图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.前置放大部分功能：将微弱的电流信号放人到足够识别的电压信号，如

6、设计要求提出的0到2.5v电压信号。3.滤波电路功能：除去前部分电阻热噪声干扰，使测量结果梢确。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：P(x)=P()[2-e-aU)x](1)(1)式•!«,a(A)是当光的波长为2时的吸收系数；儿是入射于光探测器上的光功率;IfuP(x)是在距离x中吸收的光功率。如果耗尽区的宽度为w,并考虑到光电二极管的入射血的反射率为Rf,那么，由于光功率的吸收而产牛的平均光电流厶由下式给出光照下,PIN光电二极管PN结的伏安特性为:/=/。（€券_1）_仏（3）（3）式中，/（）为PN

7、结的反向饱和电流，V为包括外电压和光电压的实际结电压；K为玻尔兹曼常数，T为探测器的工作温度。由式⑶可得以乙为参量的伏安特性1111线（如图1）。从图中可以看出光电二极管的反向输出电流与照度成止比。一「J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囤内。因此必须保证器件近似以短路方式工作,其输出电流为I=（4）这时，只要满足（4）式前部分远小于厶，器件趋于理想短路条件山一-（"为量子效率）即短路电流/与入射光功率成正比。光电二极管型号参数表2）2DUB9:圆枣光通伤效ft径42.5mm#«中心暗电淹环电淹光电淹真載

8、度0应肘阿结电容正向圧降*ttMjxA/pWpFV•5OV-SOV-5OV任1000LMKT•30V人射光波长0.9卩-50V«L=ikn-5OV撼试頻率人"kHz正向岖滾10mA2DU1B<0.1<3>20>0.4io