多檔光功率計(jì)設(shè)計(jì)

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1、大連民族大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）多檔光功率計(jì)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）：物理與材料工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)：光電子技術(shù)科學(xué)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：完成日期：2015年07月01日大連民族大學(xué)摘要本次設(shè)計(jì)以通用運(yùn)算放大器中的I-V轉(zhuǎn)換器和同相放大器為核心，通過(guò)多檔開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)不同反饋電阻間的切換，從而實(shí)現(xiàn)多檔光功率計(jì)的設(shè)計(jì)。首先，我使用AltiumDesignerSummer09軟件繪制電路原理圖與PCB板圖；其次，到實(shí)驗(yàn)室，在馮老師的指導(dǎo)與幫助下，根據(jù)所繪電路原理圖，完成使用電烙鐵點(diǎn)焊電路板的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，該電路板中有六個(gè)電阻、兩個(gè)OP07芯片、硅光電池和若干導(dǎo)線等；再其次，利用萬(wàn)用表調(diào)試電路板，直至調(diào)試無(wú)誤；接著

2、，打開(kāi)光源鎢燈，利用積分球提供穩(wěn)定光，對(duì)硅光電池進(jìn)行照射，通過(guò)改變積分球的出射光功率改變光照強(qiáng)度，在不同光功率下使用萬(wàn)用表分別測(cè)量電路最終的輸出電壓，記錄數(shù)據(jù)；然后，切換I-V轉(zhuǎn)換電路的反饋電阻，改變光功率計(jì)的檔位，重復(fù)上一步驟，記錄數(shù)據(jù)；而后，根據(jù)所得數(shù)據(jù)，繪制P-U曲線，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定與靈敏度計(jì)算；最后，分析整體電路的輸入與輸出特性，得出本次課程設(shè)計(jì)圓滿完成的結(jié)論。關(guān)鍵詞：通用運(yùn)算放大器、多檔開(kāi)關(guān)、AltiumDesignerSummer09大連民族大學(xué)目錄一、緒論11.1設(shè)計(jì)背景11.2設(shè)計(jì)任務(wù)11.3基本理論知識(shí)11.3.1半導(dǎo)體三極管11.3.2理想運(yùn)算放大器21.3.3

3、同相放大器21.3.4反相放大器31.3.5I-V轉(zhuǎn)換器31.3.6多檔開(kāi)關(guān)41.4其他理論知識(shí)41.4.1焊接41.4.2AltiumDesignerSummer095二、設(shè)計(jì)方案52.1功能設(shè)計(jì)52.2原理圖設(shè)計(jì)52.3PCB設(shè)計(jì)6三、硬件與設(shè)備73.1PCB73.2硅光電池73.2.1結(jié)構(gòu)分析73.2.2工作原理83.3鎢燈83.4積分球83.5OP07CP芯片93.6其他工具9四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程104.1實(shí)驗(yàn)步驟104.2注意事項(xiàng)104.3完成情況11大連民族大學(xué)五、數(shù)據(jù)記錄與分析115.1數(shù)據(jù)記錄115.2數(shù)據(jù)分析125.2.1理論放大系數(shù)125.2.2靈敏度125.2.3P-

4、U曲線（標(biāo)定曲線）125.2.4模擬P-U表135.3誤差分析135.3.1放大系數(shù)誤差分析135.3.2靈敏度誤差分析13六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)14七、參考文獻(xiàn)14多檔光功率計(jì)設(shè)計(jì)一、緒論1.1設(shè)計(jì)背景隨著教學(xué)的深入開(kāi)展，本專(zhuān)業(yè)——光電子技術(shù)科學(xué)的學(xué)生有必要了解與掌握一些基本的實(shí)驗(yàn)電路設(shè)計(jì)的技能，并能有相應(yīng)的動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。本次課程設(shè)計(jì)以通用運(yùn)算放大器中的I-V轉(zhuǎn)換器和同相放大器為主，通過(guò)切換不同的反饋電阻，實(shí)現(xiàn)多檔光功率的測(cè)量。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)（1）使用AltiumDesignerSummer09軟件繪制電路原理圖與PCB；（2）根據(jù)設(shè)計(jì)電路板的功能與結(jié)構(gòu)，選取所需元件；（3）使用電烙鐵，把

5、各個(gè)元件正確地點(diǎn)焊在電路板上；（4）使用萬(wàn)用表調(diào)試焊接好的電路板，直至無(wú)誤為止；（5）使用萬(wàn)用表測(cè)量與記錄在不同光功率下的電壓值，切換反饋電阻，重復(fù)測(cè)量與記錄，最后對(duì)多檔光功率計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，并繪制標(biāo)定曲線。1.3基本理論知識(shí)完成該設(shè)計(jì)，需掌握以下基本理論知識(shí)。1.3.1半導(dǎo)體三極管圖1.1半導(dǎo)體三極管三極管由兩個(gè)PN結(jié)組成，分為PNP和NPN兩種類(lèi)型，具有電流放大作用。發(fā)射區(qū)的摻雜濃度最高；基區(qū)最薄，摻雜濃度最低；集電區(qū)面積最大。14多檔光功率計(jì)設(shè)計(jì)1.3.2理想運(yùn)算放大器圖1.2理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器的輸入電阻為無(wú)窮大，輸出電阻為無(wú)窮?。ń茷榱悖?，電壓放大倍數(shù)為無(wú)窮大等。在

6、線性區(qū)工作時(shí)有以下特點(diǎn)：（1）輸入電流等于零，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“虛斷”；（2）差模輸入電壓等于零，這種現(xiàn)象稱(chēng)為“虛短”；（3）2與3相互跟隨變化，且二者關(guān)系為（2）；（4）虛地：3接地，相當(dāng)于2接地（虛地）等。1.3.3同相放大器圖1.3同相放大器同相放大器的電壓信號(hào)從同相輸入端輸入，采用電壓串聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，具有共模抑制比要求高、輸入電阻高和輸出電阻低的特點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算可得：因此，同相放大器的電壓增益為。14多檔光功率計(jì)設(shè)計(jì)1.3.4反相放大器圖1.4反相放大器反相放大器的電壓信號(hào)從反相輸入端輸入，采用電壓并聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，具有共模抑制比要求低、輸入電阻和輸出電阻較低的特點(diǎn)。根據(jù)計(jì)算可得：

7、因此，反相放大器的電壓增益為。1.3.5I-V轉(zhuǎn)換器圖1.5I-V轉(zhuǎn)換器I-V轉(zhuǎn)換器是實(shí)現(xiàn)電流轉(zhuǎn)換為電壓的放大器。根據(jù)計(jì)算可得：該電路組成的I-V轉(zhuǎn)換器避免了運(yùn)放輸入失調(diào)電壓、偏入偏置電路和失調(diào)電流影響帶來(lái)的積分誤差，也避免了電容的漏電流帶來(lái)的誤差，但對(duì)電阻和運(yùn)放的精度要求較高。14多檔光功率計(jì)設(shè)計(jì)1.3.6多檔開(kāi)關(guān)圖1.6多檔開(kāi)關(guān)多檔開(kāi)關(guān)是指一個(gè)可以使電路開(kāi)路、使電流中斷或使其流到其他電路的電子元件，它含有一個(gè)或數(shù)個(gè)接通點(diǎn)，接點(diǎn)的“閉合”（closed）表示電子接點(diǎn)