音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)名稱：音頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn)l實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：物理南樓317l指導(dǎo)老師：陳凱旋l實(shí)驗(yàn)學(xué)生：薛睿實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：l了解音頻信號(hào)光纖傳輸試驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)和工作原理l熟悉半導(dǎo)體電光/光電轉(zhuǎn)換器件的基本性能及其主要特性的測(cè)試方法l學(xué)習(xí)分析音頻信號(hào)集成運(yùn)放電路的基本方法l 整體上感受實(shí)驗(yàn)設(shè)備的性能，研究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，嘗試編排一個(gè)適合文科學(xué)生的選修實(shí)驗(yàn)科目 實(shí)驗(yàn)儀器：實(shí)驗(yàn)儀器：lYOF-B型音頻信號(hào)光纖傳輸技術(shù)實(shí)驗(yàn)儀lDF1027B低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 l雙蹤示波器l數(shù)字萬(wàn)用表l小型便攜式收錄機(jī) l外接小音箱 l信號(hào)線導(dǎo)線若干 實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)原理：lPart 1 系統(tǒng)組成lPart 2 LED驅(qū)動(dòng)及調(diào)制電路：l

2、Part 3 光電二極管的伏安特性及其測(cè)定方法lPart 4 SPD特性光電二極管的伏安特性及其測(cè)定方法光電二極管的伏安特性及其測(cè)定方法 VVSPDIC1UoCW1-12V光纖ARf(W2)光電光電SPD的特性的特性l光電二極管即使在無(wú)偏壓工作狀況下也會(huì)有反向電流通過(guò)。 l入照光功率一定時(shí)： 反向偏壓情況下，在很大范圍內(nèi)光電流與偏壓和負(fù)載電阻幾乎無(wú)關(guān)，故在可視為恒流源。 在無(wú)偏壓工作狀態(tài)下，光電二極管的光電流隨負(fù)載電阻變化比較大。 l SPD短路電流和入照光功率的關(guān)系稱為光電二極管的光電特性，在IP 坐標(biāo)系中體現(xiàn)為斜率： 把r定義為光電二極管的響應(yīng)度，它是表征光電二極管光電轉(zhuǎn)換效 率的一個(gè)重要

3、參數(shù)。 本實(shí)驗(yàn)是用硅光電二極管，響應(yīng)度R的典型值在0.250.5(A / W)/IPr A / W實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容：lLED傳輸光纖組件電光特性的測(cè)定l測(cè)定光電二極管的反向伏安特性曲線l光信號(hào)發(fā)送器調(diào)制放大電路幅頻特性的測(cè)定lLED偏置電流與無(wú)截止畸變最大調(diào)制幅度關(guān)系的測(cè)定l光信號(hào)的接收實(shí)驗(yàn)1.LED傳輸光纖組件電光特性的測(cè)定傳輸光纖組件電光特性的測(cè)定2測(cè)定光電二極管的反向伏安特性曲線 Uo /mV： U反偏/V01234567I0時(shí)-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02I1時(shí)37.437.537.537.537.637.637.637.6I

4、2時(shí)70.270.670.871.171.371.571.771.8I3時(shí)110.2110.6110.8111.0111.1111.2111.3111.3I4時(shí)141.9142.2142.6143.0143.0143.3143.5143.7I5時(shí)176.6177.3177.8178.2178.5178.8179.1179.4Po/uW013.926.940.453.867.3Id/mA01220303950U反偏/V01234567I0時(shí)0.000.000.000.000.000.000.000.00I1時(shí)3.683.693.693.693.703.703.703.70I2時(shí)6.926.966

5、.987.007.027.047.067.07I3時(shí)10.8610.9010.9210.9410.9510.9610.9710.97I4時(shí)13.9814.0114.0514.0914.0914.1214.1414.16I5時(shí)17.4017.4717.5217.5617.5917.6217.6517.67根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)描出SPD光電特性曲線，即偏置電壓為0的情況下，Io隨Po變化的曲線Po/uW013.926.940.453.867.3Io/uA0.003.686.9210.8613.9817.40F/HzUo/mVA1044422.21248024145002516520261853626.82

6、054427.22254827.42555427.73056828.44057628.86059029.58059229.69059629.810059629.81506003020060030F/HzUo/mVA2506003030060430.240060430.250060430.270060430.280060430.2100060530.25110060530.25120060230.1140060030150060030200059229.6300058429.2400057228.6500055527.75F/HzUo/mVA600054427.2700052426.280005

7、1225.6900048824.41000046823.41100044822.412000440221300042421.21400041220.615000400201600038819.41800036818.41900035217.62000033816.92500031415.74. LED偏置電流與無(wú)截止畸變最大調(diào)制幅度關(guān)系的測(cè)定在調(diào)制幅度小于LED的偏置電流并在LED的電光特性線性范圍的時(shí)候，不僅沒有截止削波失真發(fā)生，而且流過(guò)LED的平均電流也等于原來(lái)設(shè)定的偏置電流，故發(fā)送器前面板毫安表保持不變。當(dāng)調(diào)制幅度過(guò)大時(shí)，就會(huì)超過(guò)LED電光特性線性段或出現(xiàn)截止削波失真，使LED的平均驅(qū)動(dòng)

8、電流不等于原來(lái)設(shè)定的偏置電流。在這種情況下，毫安表指示要隨調(diào)制幅度增加而變化。因此，可以根據(jù)毫安表有無(wú)變化判斷在信號(hào)傳輸過(guò)程中調(diào)制信號(hào)幅度是否過(guò)大，也可以判斷是否有截止削波失真。用低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作信號(hào)源（頻率為1KHz的正弦波），SPD接到接收器前面板上對(duì)應(yīng)插孔，并把雙蹤示波器的CH2接到接收器IU變換電路的輸出端，然后在LED偏置電流為5mA15mA25mA的各種情況下，調(diào)節(jié)W1，測(cè)量無(wú)截止畸變的最大調(diào)制幅度。 偏置電流Id 測(cè)量無(wú)截止畸變的最大調(diào)制幅度UmId5mA15mA25mAUm6mV10mV20mV把發(fā)送器的調(diào)制端接入便攜式收錄機(jī)的音頻信號(hào)，連接功率放大電路，并接上小音箱，實(shí)驗(yàn)

9、整個(gè)音頻信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)的音響效果。實(shí)驗(yàn)時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)送器的LED偏置電流調(diào)制輸入信號(hào)幅度，考察傳輸系統(tǒng)的聽覺效果并用示波器監(jiān)測(cè)發(fā)送器的調(diào)制輸入信號(hào)和接收器輸出端信號(hào)（即功放電路的輸入端）的波形變化。 對(duì)于發(fā)送器：lW1對(duì)音量可以起調(diào)節(jié)作用 lW2過(guò)小的時(shí)候，音質(zhì)嚴(yán)重失真，毫安表隨聲音信號(hào)變化有大幅抖動(dòng)。對(duì)于接收器：lW1和W2的變化聲音音質(zhì)關(guān)系不明顯。歸結(jié)為電路特性及電子元件的參數(shù)特征 。lW2可以起到音量調(diào)節(jié)的作用。1. 設(shè)計(jì)光功率計(jì) 設(shè)計(jì)與改造l由于實(shí)驗(yàn)得到了SPD光電特性，即PoIo的關(guān)系 因此可以把Po和Uo的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)。由于PoIo在大部分范圍內(nèi)線性程度比較好，因此可以用標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)標(biāo)定Rf使Uo顯示的數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)相等，這樣就可以當(dāng)做一個(gè)不是十分精確的功率計(jì)。l當(dāng)然這當(dāng)中會(huì)有非線性的影響，但是在大部分?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)域是可行的l這個(gè)Rf的標(biāo)定值經(jīng)測(cè)量為3.83K，誤差可以控制在0.2關(guān)于文科實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)關(guān)于文科實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)l 由于文科同學(xué)的物理功底比理科差，所以減少了幾個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量大的步驟，更側(cè)重于基