课程设计 光电电路课程设计本科毕业论文.doc

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1、二、课程设计的内容及安排1、课程设计内容：设计一套光电发射电路和光电接收电路，以电路为主（模电、数电），结合一些光电子器件的应用。2、课程设计的安排和要求：该课程设计分三阶段进行：（1）理论教学阶段：该阶段约占总学时的10％。该阶段通过课堂讲解，使同学了解设计的一般过程以及设计的一些方法，同时对一些典型的光电子电路进行介绍，以开拓学生的思维。该阶段要求学生明确本设计的要求，确定设计的总体方案图，并起草具体的线路图。（2）用电脑辅助软件进行电路设计：该阶段约占总学时的25％。该阶段要求学生熟练掌握电路设计辅助软件(protel)的使用，并

2、能应用该软件设计本设计题目的电子线路图和印刷电路图。（3）制作与调试：该阶段约占总学时65％。该阶段为本课程设计的实施和验证阶段，其中包括电子器件的安装、焊接、调试、记录实验数据并进行进一步的改进。该阶段要求同学掌握光电子、电子器件的安装和焊接，能熟练操作仪器，学会在实践过程中分析问题、解决问题。（4）总结：该阶段要求同学总结本次课程设计的经验、整理实验数据并写出书面报告。三、设计方案、设计要求及指标：（一）、光电传感检测电路专题：1、方案1：（1）工作原理：该方案的系统框图如图1所示。方波发生器产生一定频率的方波，其中一路送给驱动电路

3、驱动发光器件（LED、LD等）发出同频率的光信号，另一路给同步相关电路（锁相）提供参考信号；光电转换电路接收光发射电路发送来的光信号，将光信号转换成电信号送给放大滤波电路；放大滤波电路将送来较小的电信号进行放大并初步滤除噪声后送给锁相电路；锁相电路起到提高信噪比的作用，它将噪声和干扰信号滤除，只选取与参考信号同频且相位固定的信号并转挽成直流信号送出。光电转换放大滤波同步相关低通滤波方波发生驱动图1方案1系统方框图（2）设计要求：`参考图1系统框图，设计一套光发射和光接收电路，制作成实物，并上交相应的设计报告。电路原理图和印刷电路图需用电

4、脑辅助设计软件完成。（3）设计指标：驱动频率：3KHz放大倍数：100倍放大器带宽：：20KHz锁相信噪比改善：1000四、基础知识：1、基本原理及概念⑴频率：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，常用f或v表示，单位为赫兹(Hz)。⑵周期：交变电流完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期，常用T表示。周期的单位是秒（s）,也常用毫秒（ms）或微秒（us）做单位。如下图所示为一个正弦波的周期T。图5周期示意图⑶占空比：在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。即高电平所占周期时间与整个周期时间的比值，如下图

5、所示。图6占空比示意图⑷增益：反映了放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为信号能量的能力。在放大电路中可分为电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益等。表示相应电路参数的放大倍数,以相应的输出值同相应的输入值的比值的常用对数表示,单位为分贝(dB)。如下图所示，电压增益Av=20lg(Vout/Vin)。图7增益示意图⑸频率响应：实际的放大电路中，总是存在一些电抗性元件，如电容、电感、电子器件的极间电容以及接线电容与接线电感等。因此，放大电路的输出和输入之间的关系必然和信号频率有关。放大电路的频率响应是指，在输入正弦信号情况下，输

6、出随频率连续变化的稳态响应。若考虑电抗性元件的作用和信号角频率变量，则放大电路的电压增益可表达为或式中，为信号的角频率，表示电压增益的模与角频率之间的关系，称为幅频响应；而表示放大电路输出与输入正弦电压信号的相位差与角频率之间的关系，称为相频响应，二者综合起来可全面表征放大电路的频率响应。如下图所示，为单管共射放大电路的频率响应。图8频率响应示意图⑹带宽：一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽。半功率点是指在输入信号幅值保持不变条件下，增益下降3dB的频率点，其输出功率约等于最高功率的一半。图9某音响系统放大电

7、路的幅频响应及其带宽⑺锁相：锁相环(PLL:Phase-lockedloops)是一种利用反馈控制原理实现的频率及相位的同步技术，其作用是将电路输出的时钟与其外部的参考时钟保持同步。当参考时钟的频率或相位发生改变时，锁相环会检测到这种变化，并且通过其内部的反馈系统来调节输出频率，直到两者重新同步，这种同步又称为“锁相”。2、常用元器件介绍：常用器件主要有电阻、电容、电位器、三极管、二极管、集成电路、发光器件、光电器件、电源器件等，下面对这些器件进行必要的介绍：⑴电阻：导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。①电阻的阻值标法通常有色环法，数

8、字法和数码法。如下图所示：图10直插式色环电阻图11色环的识别方法图12贴片电阻图13可变电阻②电阻的分类　a.按阻值特性固定电阻、可调电阻　　不能调节的,我们称之为固定电阻,而可以调节的,我们称之为可调电