光信号示波器接收头研制的设计

摘    要

光电传感器是将光转化成电的器件。由于它的精度高，反应快，在军事、民用电器和工业控制上的应用十分广泛。本文首先分析了光电传感器的特点、分类和发展现状，提出使用PIN光电二极管的原因，并详细介绍其特点。在设计要求下，分析实现的方法和途径。由于PIN光电二极管输出为电流，而示波器显示一般用电压，所以用电流-电压转换电路实现电流到电压的转换。这样就能实现在示波器上显示光信号了，即达到了目的。

在整个电路中也要考虑放大的问题。但是在实现电流-电压转换的时候，用的电流-电压反馈电路，我们可以在反馈电阻的使用上达到目的，即在光电二极管的光电流一定的前提下，反馈电阻越大，电压越大。同时，我们还可以根据示波器本身电压倍数可以调节，来达到放大电路的目的。

任何电路都不能离开电源。在本设计中，要使用到集成运放CA3140。我们使用220V-9V的变压器，再利用交流直流转换器，实现交流到直流的转换，并用电容调整波形，最后提供直流电源。

当然，上面所提到的只是设计的思路，我们还需要仿真模拟。在本设计中，我们使用了电路仿真软件multisim。在该软件中，我们得到了理想的仿真结果，达到了设计的要求。

关键词： PIN光电二极管，电流电压转换，multisim仿真软件

ABSTRACT

...

目   录

中文摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

1绪论 1

1.1 光电传感器 1

    1.1.1光电传感器的原理 1

1.1.2 光电传感器的分类 1

1.1.3光电传感器的应用和发展现状 2

  1.2 光探测器 2

  1.3主要工作 4

  1.4实现途径 4

2 PIN光电二极管 6

 2.1光电效应 6

    2.1.1光电导效应 6

    2.1.2光伏效应 8

  2.2 PIN光电二极管结构 9

2.3 PIN光电二极管的主要特性………………………………………………………………10

2.3.1 伏安特性2.3 PIN光电二极管的主要特性…………………………………………10

    2.3.2量子效率η 11

    2.3.3响应度R0 11

    2.3.4响应速度 11

3 PIN光电检测电路 12

  3.1基本电路分析 12

  3.2噪声分析 13

    3.2.1散粒噪声 14

    3.2.2热噪声 14

  3.3减小噪声的改进电路 16

  3.4设计PIN光电检测电路的一般原则 17

4设计与仿真 18

 4.1设计的检测电路 18

  4.2集成运放CA3140 19

 4.3 电路的仿真 20

   4.3.1 仿真软件介绍 20

    4.3.2仿真实验 20

5驱动电源的设计 24

  5.1 整流电路的设计 24

    5.1.1半波整流电路 24

      5.1.2全波整流电路 26

      5.1.3桥式整流电路 27

  5.2电容滤波电路 29

    5.2.1滤波的基本概念 29

      5.2.2电容滤波电路 30

      5.2.3滤波原理 30

      5.2.4电容滤波电路参数的计算 31

6 硬件制作与调试 32

   6.1硬件制作 32

    6.2硬件调试 32

7 结束语 35

    7.1 本文档工作总结 35

    7.2  有待完善之处 35

参考文献 37