光電技術(shù)第2章(2)課件

2.3光敏電阻的變換電路2.3.1基本偏置電路

設(shè)在某照度Ev下，光敏電阻的阻值為R，電導(dǎo)為g，流過偏置電阻RL的電流為IL

用微變量表示

而，dR=d(1/g)=(-1/g2)dgdg=SgdEv因此

RLRUbb設(shè)iL=dIL，ev=dEv，則

加在光敏電阻上的電壓為R與RL對電壓Ubb的分壓，即UR=R/(R+RL)Ubb，因此，光電流的微變量為

偏置電阻RL兩端的輸出電壓的變化量為

可以看出，當(dāng)電路參數(shù)確定后，輸出電壓信號的變化量與弱輻射入射照度ev成線性關(guān)系。

在晶體管恒流偏置電路中輸出電壓Uo為

求微分得

將代入上式得

或

顯然，恒流偏置電路中光敏電阻的電壓靈敏度SV為

2.3.3恒壓電路(RL<<R)

利用晶體三極管很容易構(gòu)成光敏電阻的恒壓偏置電路。如圖2-14所示為典型的光敏電阻恒壓偏置電路。

光敏電阻在恒壓偏置電路的情況下輸出的電流IP與處于放大狀態(tài)的三極管發(fā)射極電流Ie近似相等。因此，恒壓偏置電路的輸出電壓為

取微分，則得到輸出電壓的變化量為

例題

例2-1在如圖2-13所示的恒流偏置電路中，已知電源電壓為12V，Rb為820Ω，Re為3.3kΩ，三極管的放大倍率不小于80，穩(wěn)壓二極管的輸出電壓為4V，光照度為40lx時輸出電壓為6V，80lx時為8V。（設(shè)光敏電阻在30到100lx之間的值不變）

試求：（1）輸出電壓為7伏的照度為多少勒克司？（2）該電路的電壓靈敏度（V/lx）。

解

根據(jù)已知條件，流過穩(wěn)壓管DW的電流此時的光照度可由γ值計算公式獲得

E3=54.45（lx）

（2）電路的電壓靈敏度SV

例2-2在如圖2-14所示的恒壓偏置電路中，已知DW為2CW12型穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)定電壓值為6V，設(shè)Rb=1kΩ，RC=510Ω,三極管的電流放大倍率不小于80，電源電壓Ubb=12V，當(dāng)CdS光敏電阻光敏面上的照度為150lx時恒壓偏置電路的輸出電壓為11V,照度為450lx時輸出電壓為8V,試計算輸出電壓為9V時的照度（設(shè)光敏電阻在100~500lx間的γ值不變）為多少lx？照度到500lx時的輸出電壓為多少？解分析電路可知，流過穩(wěn)壓二極管的電流滿足2CW12的穩(wěn)定工作條件，三極管的基極被穩(wěn)定在6V。設(shè)光照度為150lx時的輸出電流為I1，光敏電阻的阻值為R1，則當(dāng)輸出電壓為9V時，設(shè)流過光敏電阻的電流為I3，阻值為R3，則

R3=900Ω

代入γ值的計算公式便可以計算出輸出電壓為9V時的入射照度E3E3=196(lx)

由γ值的計算公式可以找到500lx時的阻值R4及三極管的輸出電流I4為

R4=214Ω

I4=24.7(mA)而此時的輸出電壓UO為

UO=Ubb－I4R4=6.7(V)即，在500lx的照度下恒壓偏置電路的輸出電壓為6.7V。

2.4光敏電阻的應(yīng)用實(shí)例

2.4.1照明燈的光電控制電路

如圖2-15所示為一種最簡單的由光敏電阻作光電敏感器件的照明燈光電自動控制電路。

它由3部分構(gòu)成

半波整流濾波電路

測光與控制的電路

執(zhí)行電路

設(shè)使照明燈點(diǎn)亮的光照度為EV

2.4.2火焰探測報警器

圖2-16所示為采用光敏電阻為探測元件的火焰探測報警器電路圖。PbS光敏電阻的暗電阻的阻值為1MΩ，亮電阻的阻值為0.2MΩ(幅照度1mw/cm2下測試)，峰值響應(yīng)波長為2.2μm，恰為火焰的峰值輻射光譜。

2.4.3照相機(jī)電子快門

圖2-17所示為利用光敏電阻構(gòu)成的照相機(jī)自動曝光控制電路，也稱為照相機(jī)電子快門。

電子快門常用于電子程序快門的照相機(jī)中，其中測光器件常采用與人眼光譜響應(yīng)接近的硫化鎘(CdS)光敏電阻。照相機(jī)曝光控制電路是由光敏電阻R、開關(guān)K和電容C構(gòu)成的充電電路，時間檢出電路(電壓比較器)，三極管T構(gòu)成的驅(qū)動放大電路，電磁鐵M帶動的開門葉片（執(zhí)行單元）等組成。

在初始狀態(tài)，開關(guān)K處于如圖所示的位置，電壓比較器的正輸入端的電位為R1與RW1分電源電壓Ubb所得的閾值電壓Vth（一般為1~1.5V），而電壓比較器的負(fù)輸入端的電位VR近似為電源電位Ubb，顯然電壓比較器負(fù)輸入端的電位高于正輸入端的電位，比較器輸出為低電平，三極管截止，電磁鐵不吸合，開門葉片閉合。

當(dāng)按動快門的按鈕時，開關(guān)K與光敏電阻R及RW2構(gòu)成的測光與充電電路接通，這時，電容C兩端的電壓UC為0，由于電壓比較器的負(fù)輸入端的電位低于正輸入端而使其輸出為高電平，使三極管T導(dǎo)通，電磁鐵將帶動快門的葉片打開快門，照相機(jī)開始曝光?？扉T打開的同時，電源Ubb通過電位器RW2