第三章 常用光电电路

第三章常用光电电路一、常用电路介绍1、方波发生电路（1）555定时器方波发生电路占空比周期一、常用电路介绍1、方波发生电路（2）非门构成的无稳态多谐振荡器

该电路输出方波的上升、下降沿时间较短，并可调节频率和波形对称性。调节VR1可改变波形的对称性，调节VR2可改变波形的频率。一、常用电路介绍1、方波发生电路（3）由运算放大器构成的方波发生器

方波占空比因数：周期：其中，为方波输出辐度，为齐纳二极管的齐纳电压，为二极管的正向压降。

一、常用电路介绍2、光发射驱动电路（1）LED驱动三极管Q1采用开关管，在输入方波的驱动下处于开关状态，电容C1起加速作用。对于一些简单的应用场合，该电路也适合用于激光二极管的驱动。流过LED的峰值电流为：其中LED正向导通压降，为三极管饱和时CE端压降。一、常用电路介绍2、光发射驱动电路（激光二极管）（2）射极耦合LD驱动电路

半导体三极管BG1、BG2通过射极电阻Re耦合形成电流开关。BG1、BG2轮流工作在导通-截止的开关状态。当Vin为“0”码时，则BG1导通、BG2截止，LD上只有电流IB流过，故LD不发出激光；当Vin为“1”码时，则BG1截止、BG2导通，LD上有电流IM+IB流过，故LD发出激光。射极耦合电流开关驱动电路适用于中速率和高速率光纤通信系统。IB为LD的阈值电流。一、常用电路介绍2、光发射驱动电路（3）脉冲驱动电路

三极管Q1处于开关状态，当输入信号为高电平时Q1饱和导通，电容C1通过Q1、LD放电；当输入信号为低电平时，Q1截止，VCC经R3向电容C1充电，由此LD产生光脉冲，光脉冲宽度由C1大小及放电回路等阻抗决定。一、常用电路介绍2、光发射驱动电路（4）带反馈的LD驱动电路

光电二极管P1用于监控LD输出光功率大小，其输出的光电流反馈给Q1输入端，用以调整LD的阈值电流，以起到稳定LD输出光功率的作用。一、常用电路介绍3、光电转换电路（1）光电三极管电路光电三极管有较高的灵敏度，但响应速度一般为μs级。图30电路可用于一般场合（如遥控器）的光电转换。一、常用电路介绍3、光电转换电路（2）双极型光电前置放大电路

双极型输入具有输入阻抗低、输入电压噪声小、输入电流噪声大的特点。前置放大器设计重点之一是要尽量减少电路噪声，并且前置放大器接收的信号较弱，为此Q1的静态工作点一般设置在靠近截止区的位置。光电二极管P1可根据不同的需要选用普通光电二极管（PD）、带耗尽层的光电二极管（PIN）或雪崩光电二极管（APD）。R2为跨阻，该放大器的输出由压可由下述公式描述：其中I为光电二极管P1的光电流。一、常用电路介绍3、光电转换电路(3)FET型光电前置放大电路

输入极采用FET，它的特点是输入阻抗大、输入电压噪声大、输入电流噪声小。一、常用电路介绍3、光电转换电路(4)采用集成器件的光电前置放大电路

该电路的特点是设计简单，但电路的性能取决于采用何种集成电路。一、常用电路介绍4、信号放大电路

信号放大电路一般处于光电接收系统的中间级，该型电路在设计时着重要考虑的指标是：电压放大倍数、带宽、动态范围、线性度等，对噪声指标一般不予重点考虑。由于该型电路接收的信号较大，因此该型电路的静态工作点一般设置在放大区的中心点。一、常用电路介绍4、信号放大电路（1）晶体管信号放大电路

晶体管放大器一般可分为共发射极、共集电极、共基极三种基本形态，在具体应用时可根据实际情况来选用。采用分立元件的放大器成本较低，但体积偏大，并且设计较复杂，许多参数需经计算而确定。一、常用电路介绍4、信号放大电路（2）采用运放的信号放大电路

反相放大器放大倍数：低通3dB截止频率：同相放大器放大倍数为：低通3dB截止频率：一、常用电路介绍5、带通滤波电路（1）多环反馈型带通滤波器

图中电路为采用单运放多环反馈型RC有源滤波器，该型滤波器具有输入阻抗高，输出阻抗低，输出与输入之间隔离良好，通带系数可以灵活调节等优点。但可处理的信号频带受运算放大器带宽的限制。设C3=C4=C，该电路几个重要参数的计算公式如下：中心频率：中心频率增益：等效品质因数：3dB带宽：一、常用电路介绍5、带通滤波电路（2）积分式带通滤波器一、常用电路介绍5、带通滤波电路（2）积分式带通滤波器采用3运放的积分式RC有源带通滤波器。为了获得良好的温度特性，通常选用封装在一个管壳内的运算放大器组。设R3=R4=R,C1=C2=C，R5=R6=R所参数的计算公式为：中心频率：中心频率增益：等效品质因数：3dB带宽：从上几式可以看出，电路值与R无关。因此，通过调整R值可以单独调节中心频率，而改变R1或R2可以单独改变值。一、常用电路介绍6、整流电路图为A半波整流电路，图B为全波整流电路，图C为桥式整流电路。半波整流电路整流效率低，全波、桥式整流电路效率高，桥式整流电路可提供浮地输入。在实际应用中可根据不同的需要选择具体的整流电路。图为采用晶体管的串联调整型稳压电路，其中Q1为放大管，Q2为调整管，R1、R2组成采样电阻网路，DZ为基准电压稳压管。输出电压UO的计算公式为：

其中为

基准电压，为晶体管Q1基极与发射极之间的电压。一、常用电路介绍7、电源电路（1）晶体管稳压电路一、常用电路介绍7、电源电路(2)三端固定输出稳压电路

三端固定电压式集成稳压器具有性能好、可靠性高、易于使用等特点。其输出电压为固定值，可正可负，在实际使用时可选用合适的输出电压型号，目前市场使用较多的有78XX、79XX系列。图为采用7805三端稳压器稳压电路，输出电压值为5V。一、常用电路介绍7、电源电路(3)

三端可调输出稳压电路

三端可调电压式集成稳压器，具有性能好、可靠性高、易于使用，并且输出电压可调的特点。图为采用W117M三端可调稳压器的稳压电路，其输出电压计算公式为：其中1.25V为W117M内部提供的基准电压。值可取120Ω或240Ω，值可根据输出电压值选择，一般为1KΩ至几KΩ。一、常用电路介绍8、计数电路采用集成芯片CD40192可以进行BCD码计数，为了获得两位数的计数。可以将两片CD