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、下降沿時間較短，并可調節(jié)頻率和波形對稱性。調節(jié)VR1可改變波形的對稱性，調節(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）由運算放大器構成的方波發(fā)生器

方波占空比因數：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)射驅動電路（1）LED驅動三極管Q1采用開關管，在輸入方波的驅動下處于開關狀態(tài)，電容C1起加速作用。對于一些簡單的應用場合，該電路也適合用于激光二極管的驅動。流過LED的峰值電流為：其中LED正向導通壓降，為三極管飽和時CE端壓降。一、常用電路介紹2、光發(fā)射驅動電路（激光二極管）（2）射極耦合LD驅動電路

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

三極管Q1處于開關狀態(tài)，當輸入信號為高電平時Q1飽和導通，電容C1通過Q1、LD放電；當輸入信號為低電平時，Q1截止，VCC經R3向電容C1充電，由此LD產生光脈沖，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)射驅動電路（4）帶反饋的LD驅動電路

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，但響應速度一般為μs級。圖30電路可用于一般場合（如遙控器）的光電轉換。一、常用電路介紹3、光電轉換電路（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。前置放大器設計重點之一是要盡量減少電路噪聲，并且前置放大器接收的信號較弱，為此Q1的靜態(tài)工作點一般設置在靠近截止區(qū)的位置。光電二極管P1可根據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、光電轉換電路(3)FET型光電前置放大電路

輸入極采用FET，它的特點是輸入阻抗大、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

該電路的特點是設計簡單，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、信號放大電路

信號放大電路一般處于光電接收系統的中間級，該型電路在設計時著重要考慮的指標是：電壓放大倍數、帶寬、動態(tài)范圍、線性度等，對噪聲指標一般不予重點考慮。由于該型電路接收的信號較大，因此該型電路的靜態(tài)工作點一般設置在放大區(qū)的中心點。一、常用電路介紹4、信號放大電路（1）晶體管信號放大電路

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)，在具體應用時可根據實際情況來選用。采用分立元件的放大器成本較低，但體積偏大，并且設計較復雜，許多參數需經計算而確定。一、常用電路介紹4、信號放大電路（2）采用運放的信號放大電路

反相放大器放大倍數：低通3dB截止頻率：同相放大器放大倍數為：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，通帶系數可以靈活調節(jié)等優(yōu)點。但可處理的信號頻帶受運算放大器帶寬的限制。設C3=C4=C，該電路幾個重要參數的計算公式如下：中心頻率：中心頻率增益：等效品質因數：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管殼內的運算放大器組。設R3=R4=R,C1=C2=C，R5=R6=R所參數的計算公式為：中心頻率：中心頻率增益：等效品質因數：3dB帶寬：從上幾式可以看出，電路值與R無關。因此，通過調整R值可以單獨調節(jié)中心頻率，而改變R1或R2可以單獨改變值。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。在實際應用中可根據不同的需要選擇具體的整流電路。圖為采用晶體管的串聯調整型穩(wěn)壓電路，其中Q1為放大管，Q2為調整管，R1、R2組成采樣電阻網路，DZ為基準電壓穩(wěn)壓管。輸出電壓UO的計算公式為：

其中為

基準電壓，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。其輸出電壓為固定值，可正可負，在實際使用時可選用合適的輸出電壓型號，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)

三端可調輸出穩(wěn)壓電路

三端可調電壓式集成穩(wěn)壓器，具有性能好、可靠性高、易于使用，并且輸出電壓可調的特點。圖為采用W117M三端可調穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓電路，其輸出電壓計算公式為：其中1.25V為W117M內部提供的基準電壓。值可取120Ω或240Ω，值可根據輸出電壓值選擇，一般為1KΩ至幾KΩ。一、常用電路介紹8、計數電路采用集成芯片CD40192可以進行BCD碼計數，為了獲得兩位數的計數。可以將兩片CD