光电技术第2章ppt课件

1、2.3 光敏电阻的变换电路n2.3.1 2.3.1 根本偏置电路根本偏置电路 设在某照度Ev下，光敏电阻的阻值为R，电导为g，流过偏置电阻RL的电流为IL LbbLRRUI用微变量表示 Rd)RR(d2LLbbUI而，dR=d(1/g)=(-1/g2 )dg dg=Sg dEv 因此 RLRUbbV2L2LEd)RR(dgbbSRUI设iL=dIL，ev=dEv，那么 v2L2)RR(eSRUigbbL 加在光敏电阻上的电压为R与RL对电压Ubb的分压，即UR=R/(R+RL) Ubb，因此，光电流的微变量为 vgLbbvgRUeSRRRUeSiiRRRiLL偏置电阻RL两端的输出电压的变化量

2、为 v2LgL2LLLLL)RR(UeSRRiRRRRiRubb可以看出，当电路参数确定后，输出电压信号的变化量与弱辐射入射照度ev成线性关系。 2.3.2 2.3.2 恒流电路恒流电路(RLR) (RLR) 通常，当RLR时，流过光敏电阻的电流根本不变，此时的偏置电路称为恒流电路。然而，光敏电阻本身的阻值曾经很高，再满足恒流偏置的条件就难以满足电路输出阻抗的要求，为此，可引入如图2-13所示的晶体管恒流偏置电路。 稳压管DW将晶体三极管的基极电压稳定，即UB=UW，流过晶体三极管发射极的电流Ie 为 ebeWeUIRU在晶体管恒流偏置电路中输出电压Uo为 RIUUcbbo求微分得 RIUdd

3、co将 代入上式得 v2gEdRdRSvg2ebeWoddESRRUUU或 vg2eWoeSRRUu 显然，恒流偏置电路中光敏电阻的电压灵敏度SV为 g2eW0vSRRUdEdUSVn2.3.3 2.3.3 恒压电路恒压电路(RLR) (RLR) 利用晶体三极管很容易构成光敏电阻的恒压偏置电路。如图2-14所示为典型的光敏电阻恒压偏置电路。 光敏电阻在恒压偏置电路的情况下输出的电流IP与处于放大形状的三极管发射极电流Ie近似相等。因此，恒压偏置电路的输出电压为 ccbboRIUU取微分，那么得到输出电压的变化量为 VWgcecccodEUSRdIRRdIdU例题例题 例例2-1 在如图在如图2

4、-13所示的恒流偏置电路中，知电源电压为所示的恒流偏置电路中，知电源电压为12V，Rb为为820，Re为为3.3k，三极管的放大倍率不小于，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为，稳压二极管的输出电压为4 V，光照度为，光照度为40lx时输出时输出电压为电压为6V，80 lx时为时为8V。设光敏电阻在。设光敏电阻在30到到100lx之间之间的的值不变值不变 试求：1输出电压为7伏的照度为多少勒克司？2该电路的电压灵敏度V/ lx。 解 根据知条件，流过稳压管DW的电流mA6 . 91wbbRUUIWmA1beweeRUUI满足稳压二极管的任务条件 1根据标题给的条件，可得到不同光照

5、下光敏电阻的阻值 K6IV6ebb1URPK4IV8ebb2URP 将Rp1与Rp2值代入值计算公式，得到光照度在4080lx之间的值 59. 0lg40lg80lg4lg6输出为7V光阴敏电阻的阻值应为 K5IV7ebb3URP此时的光照度可由值计算公式获得 59. 0lg40lgElg5lg63736. 1lg400.59lg5lg6lg3VEE3=54.45lx 2电路的电压灵敏度SV (V/lx)069. 04045.5467SVEU 例2-2 在如图2-14所示的恒压偏置电路中，知DW为2CW12型稳压二极管，其稳定电压值为6V，设Rb=1k，RC=510, 三极管的电流放大倍率不小

6、于80，电源电压Ubb=12V，当CdS光敏电阻光敏面上的照度为150lx时恒压偏置电路的输出电压为11V,照度为450lx时输出电压为8V,试计算输出电压为9V时的照度设光敏电阻在100500lx间的值不变为多少lx？ 照度到500lx时的输出电压为多少？ )mA(92. 9510101210cbb1RUI解解 分析电路可知，流过稳压二极分析电路可知，流过稳压二极管的电流满足管的电流满足2CW12的稳定任务的稳定任务条件，三极管的基极被稳定在条件，三极管的基极被稳定在6V。 设光照度为设光照度为150lx时的输出电流时的输出电流为为I1，光敏电阻的阻值为，光敏电阻的阻值为R1，那么，那么k4

7、 . 192. 37 . 067 . 01W1IUR同样,照度为300lx时流过光敏电阻的电流I2与电阻R2为7.8(mA)8Icbb2RUR2=680 由于光敏电阻在100到500lx间的值不变，因此该光敏电阻的值应为 66. 0lglglglg1221EERR当输出电压为9V时，设流过光敏电阻的电流为I3，阻值为R3，那么 (mA)88. 59cbb3RUIR3=900 代入值的计算公式便可以计算出输出电压为9V时的入射照度E366. 0lglglglg2332EERR292. 20.66lglglglg3223RREEE3=196(lx) 由值的计算公式可以找到500lx时的阻值R4及三

8、极管的输出电流I4为 R4=214 I4=24.7(mA)而此时的输出电压UO为 UO=UbbI4R4=6.7(V)即，在500lx的照度下恒压偏置电路的输出电压为6.7V。 n2.4 光敏电阻的运用实例 2.4.1 照明灯的光电控制电路照明灯的光电控制电路 如图2-15所示为一种最简单的由光敏电阻作光电敏感器件的照明灯光电自动控制电路。 它由3部分构成 半波整流滤波电路 测光与控制的电路 执行电路 设使照明灯点亮的光照度为EV 继电器绕组的直流电阻为RJ，使继电器吸合的最小电流为Imin，光敏电阻的光电导灵敏度为Sg，暗电导go=0，那么 gJminvSRRIUE显然，这种最简单的光电控制电

9、路还有很多缺陷，还需求改良。在实践运用中经常要附加其他电路，如楼道照明灯常配加声控开关或微波等接近开关使灯在有人活动时照明灯才被点亮；而路灯光电控制器那么要添加防止闪电光辐射或人为的光源如手电灯光等对控制电路的干扰措施。 n2.4.2 2.4.2 火焰探测报警器火焰探测报警器 图2-16所示为采用光敏电阻为探测元件的火焰探测报警器电路图。PbS光敏电阻的暗电阻的阻值为1M，亮电阻的阻值为0.2M(幅照度1mw/cm2下测试)，峰值呼应波长为2.2m，恰为火焰的峰值辐射光谱。 n2.4.3 照相机电子快门 图2-17所示为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光控制电路，也称为照相机电子快门。 电子快门

10、常用于电子程序快门的照相机中，其中测光器件常采用与人目光谱呼应接近的硫化镉(CdS)光敏电阻。照相机曝光控制电路是由光敏电阻R、开关K和电容C构成的充电电路，时间检出电路(电压比较器)，三极管T构成的驱动放大电路，电磁铁M带动的开门叶片执行单元等组成。 在初始形状，开关K处于如下图的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与RW1分电源电压Ubb所得的阈值电压Vth普通为11.5V，而电压比较器的负输入端的电位VR近似为电源电位Ubb，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，三极管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。 当按动快门的按钮时，开关K与光敏电阻R及RW2构成的测光与充电电路接通，这时，电容C两端的电压UC为0，由于电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使其输出为高电平，使三极管T导通，电磁铁将带动快门的叶片翻开快门，照相机开场曝光。快门翻开的同时，电源Ubb经过电位器RW2与光敏电阻R向电容C充电，且充电的速度取决于景物的照度，景物照度愈高光敏电阻R的阻值愈低，充电速度愈快。VR的变化规律可由电容C的充电规律得到 VR=Ubb1exp(t/) 式中为电路的时间常数