第三章 常用光電電路

第三章常用光電電路一、常用電路介紹1、方波發(fā)生電路（1）555定時(shí)器方波發(fā)生電路占空比周期一、常用電路介紹1、方波發(fā)生電路（2）非門構(gòu)成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

該電路輸出方波的上升、下降沿時(shí)間較短，并可調(diào)節(jié)頻率和波形對(duì)稱性。調(diào)節(jié)VR1可改變波形的對(duì)稱性，調(diào)節(jié)VR2可改變波形的頻率。一、常用電路介紹1、方波發(fā)生電路（3）由運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波發(fā)生器

方波占空比因數(shù)：周期：其中，為方波輸出輻度，為齊納二極管的齊納電壓，為二極管的正向壓降。

一、常用電路介紹2、光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路（1）LED驅(qū)動(dòng)三極管Q1采用開關(guān)管，在輸入方波的驅(qū)動(dòng)下處于開關(guān)狀態(tài)，電容C1起加速作用。對(duì)于一些簡單的應(yīng)用場合，該電路也適合用于激光二極管的驅(qū)動(dòng)。流過LED的峰值電流為：其中LED正向?qū)▔航担瑸槿龢O管飽和時(shí)CE端壓降。一、常用電路介紹2、光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路（激光二極管）（2）射極耦合LD驅(qū)動(dòng)電路

半導(dǎo)體三極管BG1、BG2通過射極電阻Re耦合形成電流開關(guān)。BG1、BG2輪流工作在導(dǎo)通-截止的開關(guān)狀態(tài)。當(dāng)Vin為“0”碼時(shí)，則BG1導(dǎo)通、BG2截止，LD上只有電流IB流過，故LD不發(fā)出激光；當(dāng)Vin為“1”碼時(shí)，則BG1截止、BG2導(dǎo)通，LD上有電流IM+IB流過，故LD發(fā)出激光。射極耦合電流開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路適用于中速率和高速率光纖通信系統(tǒng)。IB為LD的閾值電流。一、常用電路介紹2、光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路（3）脈沖驅(qū)動(dòng)電路

三極管Q1處于開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)Q1飽和導(dǎo)通，電容C1通過Q1、LD放電；當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)，Q1截止，VCC經(jīng)R3向電容C1充電，由此LD產(chǎn)生光脈沖，光脈沖寬度由C1大小及放電回路等阻抗決定。一、常用電路介紹2、光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路（4）帶反饋的LD驅(qū)動(dòng)電路

光電二極管P1用于監(jiān)控LD輸出光功率大小，其輸出的光電流反饋給Q1輸入端，用以調(diào)整LD的閾值電流，以起到穩(wěn)定LD輸出光功率的作用。一、常用電路介紹3、光電轉(zhuǎn)換電路（1）光電三極管電路光電三極管有較高的靈敏度，但響應(yīng)速度一般為μs級(jí)。圖30電路可用于一般場合（如遙控器）的光電轉(zhuǎn)換。一、常用電路介紹3、光電轉(zhuǎn)換電路（2）雙極型光電前置放大電路

雙極型輸入具有輸入阻抗低、輸入電壓噪聲小、輸入電流噪聲大的特點(diǎn)。前置放大器設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一是要盡量減少電路噪聲，并且前置放大器接收的信號(hào)較弱，為此Q1的靜態(tài)工作點(diǎn)一般設(shè)置在靠近截止區(qū)的位置。光電二極管P1可根據(jù)不同的需要選用普通光電二極管（PD）、帶耗盡層的光電二極管（PIN）或雪崩光電二極管（APD）。R2為跨阻，該放大器的輸出由壓可由下述公式描述：其中I為光電二極管P1的光電流。一、常用電路介紹3、光電轉(zhuǎn)換電路(3)FET型光電前置放大電路

輸入極采用FET，它的特點(diǎn)是輸入阻抗大、輸入電壓噪聲大、輸入電流噪聲小。一、常用電路介紹3、光電轉(zhuǎn)換電路(4)采用集成器件的光電前置放大電路

該電路的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡單，但電路的性能取決于采用何種集成電路。一、常用電路介紹4、信號(hào)放大電路

信號(hào)放大電路一般處于光電接收系統(tǒng)的中間級(jí)，該型電路在設(shè)計(jì)時(shí)著重要考慮的指標(biāo)是：電壓放大倍數(shù)、帶寬、動(dòng)態(tài)范圍、線性度等，對(duì)噪聲指標(biāo)一般不予重點(diǎn)考慮。由于該型電路接收的信號(hào)較大，因此該型電路的靜態(tài)工作點(diǎn)一般設(shè)置在放大區(qū)的中心點(diǎn)。一、常用電路介紹4、信號(hào)放大電路（1）晶體管信號(hào)放大電路

晶體管放大器一般可分為共發(fā)射極、共集電極、共基極三種基本形態(tài)，在具體應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況來選用。采用分立元件的放大器成本較低，但體積偏大，并且設(shè)計(jì)較復(fù)雜，許多參數(shù)需經(jīng)計(jì)算而確定。一、常用電路介紹4、信號(hào)放大電路（2）采用運(yùn)放的信號(hào)放大電路

反相放大器放大倍數(shù)：低通3dB截止頻率：同相放大器放大倍數(shù)為：低通3dB截止頻率：一、常用電路介紹5、帶通濾波電路（1）多環(huán)反饋型帶通濾波器

圖中電路為采用單運(yùn)放多環(huán)反饋型RC有源濾波器，該型濾波器具有輸入阻抗高，輸出阻抗低，輸出與輸入之間隔離良好，通帶系數(shù)可以靈活調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。但可處理的信號(hào)頻帶受運(yùn)算放大器帶寬的限制。設(shè)C3=C4=C，該電路幾個(gè)重要參數(shù)的計(jì)算公式如下：中心頻率：中心頻率增益：等效品質(zhì)因數(shù)：3dB帶寬：一、常用電路介紹5、帶通濾波電路（2）積分式帶通濾波器一、常用電路介紹5、帶通濾波電路（2）積分式帶通濾波器采用3運(yùn)放的積分式RC有源帶通濾波器。為了獲得良好的溫度特性，通常選用封裝在一個(gè)管殼內(nèi)的運(yùn)算放大器組。設(shè)R3=R4=R,C1=C2=C，R5=R6=R所參數(shù)的計(jì)算公式為：中心頻率：中心頻率增益：等效品質(zhì)因數(shù)：3dB帶寬：從上幾式可以看出，電路值與R無關(guān)。因此，通過調(diào)整R值可以單獨(dú)調(diào)節(jié)中心頻率，而改變R1或R2可以單獨(dú)改變值。一、常用電路介紹6、整流電路圖為A半波整流電路，圖B為全波整流電路，圖C為橋式整流電路。半波整流電路整流效率低，全波、橋式整流電路效率高，橋式整流電路可提供浮地輸入。在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同的需要選擇具體的整流電路。圖為采用晶體管的串聯(lián)調(diào)整型穩(wěn)壓電路，其中Q1為放大管，Q2為調(diào)整管，R1、R2組成采樣電阻網(wǎng)路，DZ為基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓管。輸出電壓UO的計(jì)算公式為：

其中為

基準(zhǔn)電壓，為晶體管Q1基極與發(fā)射極之間的電壓。一、常用電路介紹7、電源電路（1）晶體管穩(wěn)壓電路一、常用電路介紹7、電源電路(2)三端固定輸出穩(wěn)壓電路

三端固定電壓式集成穩(wěn)壓器具有性能好、可靠性高、易于使用等特點(diǎn)。其輸出電壓為固定值，可正可負(fù)，在實(shí)際使用時(shí)可選用合適的輸出電壓型號(hào)，目前市場使用較多的有78XX、79XX系列。圖為采用7805三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路，輸出電壓值為5V。一、常用電路介紹7、電源電路(3)

三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓電路

三端可調(diào)電壓式集成穩(wěn)壓器，具有性能好、可靠性高、易于使用，并且輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)。圖為采用W117M三端可調(diào)穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓電路，其輸出電壓計(jì)算公式為：其中1.25V為W117M內(nèi)部提供的基準(zhǔn)電壓。值可取120Ω或240Ω，值可根據(jù)輸出電壓值選擇，一般為1KΩ至幾KΩ。一、常用電路介紹8、計(jì)數(shù)電路采用集成芯片CD40192可以進(jìn)行BCD碼計(jì)數(shù)，為了獲得兩位數(shù)的計(jì)數(shù)?？梢詫善珻D