模擬電路設(shè)計(jì)與制作課程教學(xué)第二講

1、丁丁 寧寧項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試發(fā)光二極管的特性測(cè)試發(fā)光二極管的特性測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試第二講第二講主講：馬永兵主講：馬永兵項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試一、發(fā)光二極管（一、發(fā)光二極管（LED）的特性測(cè)試）的特性測(cè)試1.1.實(shí)物展示實(shí)物展示項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試一、發(fā)光二極管（一、發(fā)光二極管（LED）的特性測(cè)試）的特性測(cè)試1.1.實(shí)物展示實(shí)物展示白色貼片發(fā)光二極管白色貼片發(fā)光二極管項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的

2、設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試一、發(fā)光二極管（一、發(fā)光二極管（LED）的特性測(cè)試）的特性測(cè)試2.2.發(fā)光二極管圖形符號(hào)發(fā)光二極管圖形符號(hào)英文單詞：英文單詞：light-emitting diode 項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試一、發(fā)光二極管（一、發(fā)光二極管（LED）的特性測(cè)試）的特性測(cè)試3.3.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試發(fā)光二極管特性測(cè)試發(fā)光二極管特性測(cè)試測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管VD為發(fā)光二極管，為發(fā)光二極管，R為為1k 。 直接用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)光二極管的正反向電阻值，并記錄：直接用萬(wàn)用表測(cè)量發(fā)光二極管的正反向電阻值，并記錄： R正正= R反反=

3、 。 按圖接好電路，并串入電流表。按圖接好電路，并串入電流表。 接入電源電壓接入電源電壓U，并使，并使U由由0V逐漸增大，直至發(fā)光二極管逐漸增大，直至發(fā)光二極管開(kāi)始發(fā)光，并記錄此時(shí)發(fā)光二極管正向壓降開(kāi)始發(fā)光，并記錄此時(shí)發(fā)光二極管正向壓降UVD和正向電流和正向電流I：項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試 保持步驟，繼續(xù)增大保持步驟，繼續(xù)增大U，觀察發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度隨，觀察發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度隨U增增大而變化的情況，并記錄：大而變化的情況，并記錄： 。 將發(fā)光二極管反接，并觀察此時(shí)的發(fā)光二極管有無(wú)發(fā)光，并將發(fā)光二極管反接，并觀察此時(shí)的發(fā)光二極管有無(wú)發(fā)光，并記錄記錄 。 UV

4、D= ；I = 。一、發(fā)光二極管（一、發(fā)光二極管（LED）的特性測(cè)試）的特性測(cè)試3.3.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試發(fā)光二極管特性測(cè)試發(fā)光二極管特性測(cè)試測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管VD為發(fā)光二極管，為發(fā)光二極管，R為為1k 。項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試一、發(fā)光二極管（一、發(fā)光二極管（LED）的特性測(cè)試）的特性測(cè)試3.3.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試發(fā)光二極管特性測(cè)試發(fā)光二極管特性測(cè)試 結(jié)論結(jié)論 發(fā)光二極管正常工作時(shí)處于正偏狀態(tài)發(fā)光二極管正常工作時(shí)處于正偏狀態(tài) 并非所有二極管導(dǎo)通壓降都是并非所有二極管導(dǎo)通壓降都是0.7V項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)

5、關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試1.1.實(shí)物展示實(shí)物展示項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試2.2.光電二極管結(jié)構(gòu)示意光電二極管結(jié)構(gòu)示意項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試3.3.光電二極管圖形符號(hào)光電二極管圖形符號(hào)項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試4.4.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試測(cè)試電路：如圖所示，其中二

6、極管測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管VD為光電二極管，為光電二極管，R為為1k 。 直接用萬(wàn)用表測(cè)量光電二極管的反向電阻值，并比較在不直接用萬(wàn)用表測(cè)量光電二極管的反向電阻值，并比較在不同光照情況下的差異，并記錄：光電二極管在光照較強(qiáng)時(shí)的反向電同光照情況下的差異，并記錄：光電二極管在光照較強(qiáng)時(shí)的反向電阻值（大于阻值（大于/小于）小于） 光照較弱時(shí)的電阻值。光照較弱時(shí)的電阻值。 按圖接好電路，并串接電流表。按圖接好電路，并串接電流表。項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試4.4.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試光電二極管的特性

7、測(cè)試測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管VD為光電二極管，為光電二極管，R為為1k 。 接入電源電壓接入電源電壓U=10V，觀察二極管中有無(wú)電流流過(guò)，有無(wú)，觀察二極管中有無(wú)電流流過(guò)，有無(wú)輸出電壓，并記錄輸出電壓，并記錄 。 改變光照強(qiáng)度，使光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)酰藭r(shí)的輸出電壓或改變光照強(qiáng)度，使光照強(qiáng)度由強(qiáng)變?nèi)?，此時(shí)的輸出電壓或電流將變（大電流將變（大/?。┬。?。項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試4.4.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試測(cè)試電路：如圖所示，其中二極管測(cè)試電路：如

8、圖所示，其中二極管VD為光電二極管，為光電二極管，R為為1k 。 將光電二極管反接，并改變光照強(qiáng)度，觀察此時(shí)的輸出電壓將光電二極管反接，并改變光照強(qiáng)度，觀察此時(shí)的輸出電壓或電流有無(wú)明顯變化，并記錄或電流有無(wú)明顯變化，并記錄 。項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試二、光電二極管的特性測(cè)試二、光電二極管的特性測(cè)試4.4.項(xiàng)目測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試光電二極管的特性測(cè)試 結(jié)論結(jié)論 光電二極管正常工作時(shí)處于反偏狀態(tài)，只有這樣才能起光電二極管正常工作時(shí)處于反偏狀態(tài)，只有這樣才能起到光控的作用。到光控的作用。 光電二極管類(lèi)似于一個(gè)光敏電阻，當(dāng)外界的光照越強(qiáng)，光電二極管類(lèi)似于

9、一個(gè)光敏電阻，當(dāng)外界的光照越強(qiáng)，光電二極管所呈現(xiàn)的電阻越小。光電二極管所呈現(xiàn)的電阻越小。項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試1.1.二極管參數(shù)二極管參數(shù) 最大整流電流最大整流電流IF項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試1.1.二極管參數(shù)二極管參數(shù) 最大反向工作電壓最大反向工作電壓UR 反向電流反向電流IR IR越小，管子的單越小，管子的單向?qū)щ娦栽胶孟驅(qū)щ娦栽胶肨IR通常通常項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三

10、、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān)（根據(jù)給定的條件和要求）確定電路總設(shè)計(jì)指標(biāo)啟動(dòng)光照強(qiáng)度啟動(dòng)光照強(qiáng)度E100 lx；關(guān)斷光照強(qiáng)度；關(guān)斷光照強(qiáng)度E1000 lx。（開(kāi)關(guān)模式：有光閉合，無(wú)光關(guān)斷）（開(kāi)關(guān)模式：有光閉合，無(wú)光關(guān)斷）音頻輸入峰峰值音頻輸入峰峰值Uip-p1V負(fù)載（耳機(jī)）阻抗負(fù)載（耳機(jī)）阻抗RL=2k 開(kāi)關(guān)失真度開(kāi)關(guān)失真度THD5%開(kāi)關(guān)損耗開(kāi)關(guān)損耗L3dB關(guān)斷泄漏關(guān)斷泄漏D 40 dB（0.01倍）倍）開(kāi)關(guān)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間開(kāi)關(guān)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間td10ms項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控

11、電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)+-uoui+-+-RLV3V1V2CU ui為音頻信號(hào)，最大值為為音頻信號(hào)，最大值為0.3V，頻率為，頻率為100Hz0.3V RL為耳機(jī)負(fù)載電阻，取值為耳機(jī)負(fù)載電阻，取值為為2K直流電壓源電壓取直流電壓源電壓取30V項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 元器件參數(shù)設(shè)計(jì)+-uoui+-+-RLV3V1V2CU 電容電容C參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目一

12、項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 元器件參數(shù)設(shè)計(jì)+-uoui+-+-RLV3V1V2CU 電容電容C參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算電容電容C耐壓值：耐壓值： 由電路圖可以得到由電路圖可以得到C兩端兩端電壓最大為電壓最大為U（30V） 因此電容的耐壓必須超過(guò)因此電容的耐壓必須超過(guò)U（30V），這里取值），這里取值50V一般一般這里取值為這里取值為47F項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目

13、設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 元器件參數(shù)設(shè)計(jì)+-uoui+-+-RLV3V1V2CU 二極管二極管V2參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算 由于二極管由于二極管V2在這里在這里起到開(kāi)與關(guān)的作用，考慮到起到開(kāi)與關(guān)的作用，考慮到其與發(fā)光二極管串接，其導(dǎo)其與發(fā)光二極管串接，其導(dǎo)通電流必然滿足要求。因此通電流必然滿足要求。因此只要選擇開(kāi)關(guān)速度比較快的只要選擇開(kāi)關(guān)速度比較快的二極管即可，其中的電流以二極管即可，其中的電流以發(fā)光二極管的電流為參照。發(fā)光二極管的電流為參照。參考附錄，可以選參考附錄，可以選1N4148項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控

14、電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 元器件參數(shù)設(shè)計(jì)+-uoui+-+-RLV3V1V2CU 二極管二極管V1參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算 結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)及參考附結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)及參考附錄錄E表表E.6、實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件，、實(shí)驗(yàn)室實(shí)際條件，可以選擇可以選擇V1為為2CU1C項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 元器件參數(shù)設(shè)計(jì)+-uoui+-+-RLV3V1V2CU 二極管二極管V3參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算 考慮到與考慮到與V V2 2串接，這串接，

15、這里里V V3 3的工作電流應(yīng)盡可能的工作電流應(yīng)盡可能小些，參考附錄小些，參考附錄E E中表中表E.1E.1和表和表E.5E.5，這里可以選擇，這里可以選擇2EF4122EF412項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 電路裝接及調(diào)試47F/50V2CU1CR項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)音頻光控電子開(kāi)關(guān)音頻光控電子開(kāi)關(guān) 電路性能檢測(cè)，不斷調(diào)試，使得參數(shù)與設(shè)計(jì)指標(biāo)吻合 開(kāi)關(guān)損耗檢測(cè)（關(guān)控電子開(kāi)關(guān)工作）開(kāi)關(guān)損耗檢測(cè)（關(guān)控電子開(kāi)關(guān)工作） 關(guān)斷泄漏檢測(cè)（光控電子開(kāi)關(guān)不工作）關(guān)斷泄漏檢測(cè)（光控電子開(kāi)關(guān)不工作）是否是否3dB？是否是否40dB？項(xiàng)目一項(xiàng)目一光控電子開(kāi)關(guān)光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試三、光控電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與調(diào)試2.2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)項(xiàng)