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光功率计设计.doc

光功率计设计.doc

上传者: yang亮亮h 2017-09-18 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《光功率计设计doc》,可适用于人文社科领域,主题内容包含光功率计设计一、设计题目:光功率计的制作二、设计要求:.利用LD激光二极管作为光源设计电路测其光功率值大小.用数码管显示数值.根据数码管显示数值通过符等。

光功率计设计一、设计题目:光功率计的制作二、设计要求:.利用LD激光二极管作为光源设计电路测其光功率值大小.用数码管显示数值.根据数码管显示数值通过分析计算光功率值.分析实验中存在误差尽量的克服和消除。.记录实验数据与LD激光二极管光功率真实值大小对照并分析误差等.书写实习报告等:光功率计设计分析过程:(a)LD激光二极管发出光信号通过光电接收器(PIN)转化为电信号(电流)。其中光功率P与电流I存在如下关系:I=RP(R光电检测器的响应度P为LD输出光功率值)(b)使用LD,由于光检测器(PIN)形成的是小信号电流所以必须设计放大电路对小信号进行放大以达到模数转换芯片所能正常工作所需电压幅值的要求由于此实验只用到v直流电压对于直流信号只需加电阻放大即可。(c)把此电压U的正负两端分别与数码管的管脚相连经过ICLAD模数转换用数码管将放大的电压电信号显示出来。(d)当光信号发生变化时数码管所显示的数值随放大电路参数的改变而成比例变化即设计基本正确数码管所显示的电压值就是此时输入的光功率值的代换值。即:P=U(R*R)其中R:光电检测器响应度:光功率计的设计思想:测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤测量光功率有热学法和光电法和其他的特殊方法。由于我们所学知识的限制我们通过自己所熟悉的光电法来实现功率计的制作。光电法就是用光电检测器检测光功率设计中使用PIN光电二极管作为光电检测器。实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流根据光功率P与PIN生成电流I的关系式I=RP此电流与入射到光敏面上的光功率成正比R为光电检测器的响应度。检测到的电流经过IV变换波长矫正后再经过AD转换模块把模拟的电信号转化成数字信号通过数码管显示出来。因此光功率计实际上是光电检测器PIN、IV变换、AD转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。:设计图形模块:PINIV波长选AD数字被测光变换择变换显示:所需器件:LD激光二极管个共阴极数码管个电路板个直流稳压电源个万用表个电容UF,UF,PF,UF各个电阻M,K,K,K,个K,个K,个ohm,个ohm,ohmohm,ohmk,ohm各个导线若干钳子,镊子把PIN(型号:PDDM)技术指标:光敏面直径:um光谱响应范围:~um响应度(波长=um):AW工作电压:V暗电流(V):〈=nA结电容(V):〈pF上升时间:〈ns下降时间:〈ns工作温度:~摄氏度:模块设计:()放大电路模块:直流放大电路:此图为直流放大电路的截图通过调节R的值可以使电流转化为电压并放大到相应的倍数。左侧为小信号电流输入端右侧为放大电压电压输出端()模数转换模块利用模数转换芯片ICL将电信号转换成数字信号直接驱动发光二极管LED数码管显示具体电路图如下:ICLAD部分的电路图()光模块部分()光源LD激光二极管注:光部分的两个模块由老师在检测时直接加上无须自己再设计()光电接收模块(PIN)接受光源并使之变成小的电信号四、实验调试结果:.功率计的核心是对检测电流经转化后电压的放大使之适合在AD转化器上转化成数字信号并放大.但是由于放大对直流来说仅用足值的电阻串联可一并实现电流向电压的转化和小信号的直接放大因此在实际的设计过程中的光功率计的决定性部分是转化为模数转换芯片的正确应用和调试。调试过程及问题的解决()芯片ICL需要自己熟悉其模数转化原理及各管脚的接入情况。()在直流电源上自制负电源接入脚。()测试数码管的共极情况(我们用共阴极的)。因为仿真用的数码管是共阳极的而提供的是共阴极的所以最终我们接了反相器虽然插板子很麻烦但结果显示很清晰。()电路连接好之后为使脚的基准电压为mV需要调试两个滑动变阻器来实现。设计用的滑动变阻器老师提供的没有合适的我们就自己试阻值让结果更精确。比如、管脚之间的K的可变电阻通过调试我们最终确定用ohm的电阻代替。()芯片的电源地是脚模拟地是脚信号地是脚基准地是脚四脚共地脚接正电源其中正负电压值输入值在V左右。管脚在测试时接v,在正常显示时接地。()在第三个数码管上把小数点接地但是在接地的时候发现数码管的显示变暗于是在小数点位接地前先过一个阻值适宜的电阻即可解决我们自己用欧姆的。()当幅值超过mv时由于数码管只能显示mV所以此时仅有最高位显示是其余都暗的。五、设计结果()检测时在电路部分加上光源和光检测器,通过直流放大部分,把转化后的电压加入AD转换器的测试电压输入点()改变放大电路的参数(阻值),同时观察成品光功率计对输入端光功率的检测结果和数码管显示结果()数据的纪录(使用衰减器):衰减(db)功率计示数(uw)实验数据(uw)将光调小后数码管显示随即变小显示正确。()数据分析:显示结果与预期很接近。实现了通过光电转化使光信号转化为电流信号并经过放大电路把电流转化为电压并放大到AD转化芯片的工作范围改变放大效果显示值跟随放大值改变设计比较精确很成功。六、实习心得体会:.刚拿到题目时没一点思路也不明白光功率计的工作原理马上分配工作去图书馆和网上分别开始查资料等搜集足够的资料后进行讨论理清了思路。弄懂芯片ICL各管脚的功能后设计好电路开始插板子。设计电路时用的是共阳极而提供共阴极所以插好板子示数刚好相反为了容易读数用LS做了反相。.电路插好后开始测试将管脚加上V电压脚的基准电压应为mV可我们的误差比较大根据各管脚的功能我们开始调、之间的电阻最终确定当为ohm时误差最小。这一步是设计中最关键的一步。.本次课程设计前期准备比较麻烦知识储备必须很丰富搜集资料过程比较艰难设计过程在大家的共同努力下积极请教老师进行的还比较顺利后期插板子也没出什么大问题主要在于精确度的调制。光功率计的设计很成功这次设计提高我的动手能力丰富了我的知识储备。七、附录“”“”“”“”“”“”“”

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