光信號示波器接收頭研制的設計

摘    要

光電傳感器是將光轉化成電的器件。由于它的精度高，反應快，在軍事、民用電器和工業控制上的應用十分廣泛。本文首先分析了光電傳感器的特點、分類和發展現狀，提出使用PIN光電二極管的原因，并詳細介紹其特點。在設計要求下，分析實現的方法和途徑。由于PIN光電二極管輸出為電流，而示波器顯示一般用電壓，所以用電流-電壓轉換電路實現電流到電壓的轉換。這樣就能實現在示波器上顯示光信號了，即達到了目的。

在整個電路中也要考慮放大的問題。但是在實現電流-電壓轉換的時候，用的電流-電壓反饋電路，我們可以在反饋電阻的使用上達到目的，即在光電二極管的光電流一定的前提下，反饋電阻越大，電壓越大。同時，我們還可以根據示波器本身電壓倍數可以調節，來達到放大電路的目的。

任何電路都不能離開電源。在本設計中，要使用到集成運放CA3140。我們使用220V-9V的變壓器，再利用交流直流轉換器，實現交流到直流的轉換，并用電容調整波形，最后提供直流電源。

當然，上面所提到的只是設計的思路，我們還需要仿真模擬。在本設計中，我們使用了電路仿真軟件multisim。在該軟件中，我們得到了理想的仿真結果，達到了設計的要求。

關鍵詞： PIN光電二極管，電流電壓轉換，multisim仿真軟件

ABSTRACT

...

目   錄

中文摘要Ⅰ

ABSTRACTⅡ

1緒論1

1.1 光電傳感器1

    1.1.1光電傳感器的原理1

1.1.2 光電傳感器的分類1

1.1.3光電傳感器的應用和發展現狀2

  1.2 光探測器2

  1.3主要工作4

  1.4實現途徑4

2 PIN光電二極管6

 2.1光電效應6

    2.1.1光電導效應6

    2.1.2光伏效應8

  2.2 PIN光電二極管結構9

2.3 PIN光電二極管的主要特性………………………………………………………………10

2.3.1 伏安特性2.3 PIN光電二極管的主要特性…………………………………………10

    2.3.2量子效率η11

    2.3.3響應度R011

    2.3.4響應速度11

3 PIN光電檢測電路12

  3.1基本電路分析12

  3.2噪聲分析13

    3.2.1散粒噪聲14

    3.2.2熱噪聲14

  3.3減小噪聲的改進電路16

  3.4設計PIN光電檢測電路的一般原則17

4設計與仿真18

 4.1設計的檢測電路18

  4.2集成運放CA314019

 4.3 電路的仿真20

   4.3.1 仿真軟件介紹20

    4.3.2仿真實驗20

5驅動電源的設計24

  5.1 整流電路的設計24

    5.1.1半波整流電路24

      5.1.2全波整流電路26

      5.1.3橋式整流電路27

  5.2電容濾波電路29

    5.2.1濾波的基本概念29

      5.2.2電容濾波電路 30

      5.2.3濾波原理30

      5.2.4電容濾波電路參數的計算31

6 硬件制作與調試32

   6.1硬件制作32

    6.2硬件調試32

7 結束語35

    7.1 本論文工作總結35

    7.2  有待完善之處35

參考文獻37