多档光功率计设计

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1、大连民族大学课程设计（论文）多档光功率计设计学院（系）：物理与材料工程学院专业：光电子技术科学学生姓名：学号：指导教师：完成日期：2015年07月01日大连民族大学摘要本次设计以通用运算放大器中的I-V转换器和同相放大器为核心，通过多档开关实现不同反馈电阻间的切换，从而实现多档光功率计的设计。首先，我使用AltiumDesignerSummer09软件绘制电路原理图与PCB板图；其次，到实验室，在冯老师的指导与帮助下，根据所绘电路原理图，完成使用电烙铁点焊电路板的实验设计，该电路板中有六个电阻、两个OP07芯片、硅光电池和若干导线等；再其次，利用万用表调试电路板，直至调试无误；接着

2、，打开光源钨灯，利用积分球提供稳定光，对硅光电池进行照射，通过改变积分球的出射光功率改变光照强度，在不同光功率下使用万用表分别测量电路最终的输出电压，记录数据；然后，切换I-V转换电路的反馈电阻，改变光功率计的档位，重复上一步骤，记录数据；而后，根据所得数据，绘制P-U曲线，并对其进行标定与灵敏度计算；最后，分析整体电路的输入与输出特性，得出本次课程设计圆满完成的结论。关键词：通用运算放大器、多档开关、AltiumDesignerSummer09大连民族大学目录一、绪论11.1设计背景11.2设计任务11.3基本理论知识11.3.1半导体三极管11.3.2理想运算放大器21.3.3

3、同相放大器21.3.4反相放大器31.3.5I-V转换器31.3.6多档开关41.4其他理论知识41.4.1焊接41.4.2AltiumDesignerSummer095二、设计方案52.1功能设计52.2原理图设计52.3PCB设计6三、硬件与设备73.1PCB73.2硅光电池73.2.1结构分析73.2.2工作原理83.3钨灯83.4积分球83.5OP07CP芯片93.6其他工具9四、实验过程104.1实验步骤104.2注意事项104.3完成情况11大连民族大学五、数据记录与分析115.1数据记录115.2数据分析125.2.1理论放大系数125.2.2灵敏度125.2.3P-

4、U曲线（标定曲线）125.2.4模拟P-U表135.3误差分析135.3.1放大系数误差分析135.3.2灵敏度误差分析13六、实验总结14七、参考文献14多档光功率计设计一、绪论1.1设计背景随着教学的深入开展，本专业——光电子技术科学的学生有必要了解与掌握一些基本的实验电路设计的技能，并能有相应的动手实验能力。本次课程设计以通用运算放大器中的I-V转换器和同相放大器为主，通过切换不同的反馈电阻，实现多档光功率的测量。1.2设计任务（1）使用AltiumDesignerSummer09软件绘制电路原理图与PCB；（2）根据设计电路板的功能与结构，选取所需元件；（3）使用电烙铁，把

5、各个元件正确地点焊在电路板上；（4）使用万用表调试焊接好的电路板，直至无误为止；（5）使用万用表测量与记录在不同光功率下的电压值，切换反馈电阻，重复测量与记录，最后对多档光功率计进行标定，并绘制标定曲线。1.3基本理论知识完成该设计，需掌握以下基本理论知识。1.3.1半导体三极管图1.1半导体三极管三极管由两个PN结组成，分为PNP和NPN两种类型，具有电流放大作用。发射区的掺杂浓度最高；基区最薄，掺杂浓度最低；集电区面积最大。14多档光功率计设计1.3.2理想运算放大器图1.2理想运算放大器理想运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为无穷小（近似为零），电压放大倍数为无穷大等。在

6、线性区工作时有以下特点：（1）输入电流等于零，这种现象称为“虚断”；（2）差模输入电压等于零，这种现象称为“虚短”；（3）2与3相互跟随变化，且二者关系为（2）；（4）虚地：3接地，相当于2接地（虚地）等。1.3.3同相放大器图1.3同相放大器同相放大器的电压信号从同相输入端输入，采用电压串联负反馈结构，具有共模抑制比要求高、输入电阻高和输出电阻低的特点。根据计算可得：因此，同相放大器的电压增益为。14多档光功率计设计1.3.4反相放大器图1.4反相放大器反相放大器的电压信号从反相输入端输入，采用电压并联负反馈结构，具有共模抑制比要求低、输入电阻和输出电阻较低的特点。根据计算可得：

7、因此，反相放大器的电压增益为。1.3.5I-V转换器图1.5I-V转换器I-V转换器是实现电流转换为电压的放大器。根据计算可得：该电路组成的I-V转换器避免了运放输入失调电压、偏入偏置电路和失调电流影响带来的积分误差，也避免了电容的漏电流带来的误差，但对电阻和运放的精度要求较高。14多档光功率计设计1.3.6多档开关图1.6多档开关多档开关是指一个可以使电路开路、使电流中断或使其流到其他电路的电子元件，它含有一个或数个接通点，接点的“闭合”（closed）表示电子接点