S IP P 2、缓变光信号检测电路 ii、确定工作点 电流:光电流和暗电流之和。 I f U , I d I p GU S 微变等效方程为: I I dI dU d GdU Sd U 2、缓变光信号检测电路 输入电路的工作状态的计算 包括:负载电阻、偏置电压、输出电流幅度、 输出电流幅度。 (1)确定线性工作区域 折线化特性曲线由U0、G0、G和S四个参数决 定。 2、缓变光信号检测电路 检测对象:缓变光信号 方法:采用直流电路进行检测 要点:静态工作点计算 光电传感器件按伏安特性的性质分为:恒流源 型、光伏型和可变电阻型三种基本类型 。 2、缓变光信号检测电路 2.1 恒流源型光电检测电路的静态计算 曲线特征: i、工作电压较小的范围内呈弯曲的趋势,并且有一转折点M; ii、随着工作电压的升高,曲线逐渐平直; iii、不同输入光通量的曲线间近似平行且间距随光通量增大趋 于相等。 2、缓变光信号检测电路 1)光伏型器件输入电路的形式 无偏置电路;反向偏置电路;太阳能电池 充电电路。 无偏置电路 偏置电路 太阳能电池电路 谢 谢! 方法二:最大输入光信号对应的伏安特性曲 线转折点为M。连接原点O和M;过M作直 流部分的拟合直线。 2、缓变光信号检测电路 转折电压U0:对应于曲线转折点M处的电压值。 初始电导G0:非线性区近似直线的初始斜率。 结间漏电导G:线性区内各平行直线的平均斜率。 光电灵敏度S:单位输入光功率所引起的光电流值。 U I U b IRL 适用于大信号状态下的电路分析 图解法 2、缓变光信号检测电路 负wk.baidu.com电阻影响 电源电压影响 电阻减小,电流增大,RL端电压减小。 偏置电压增大,输出电压增大。 2、缓变光信号检测电路 2)解析计算法 i、折线化伏安特性 方法一:作两段曲线的切线,交于M点,并连接 原点O和M。 2、缓变光信号检测电路 (3)计算输出电压幅度 输入光通量由Φmin变 化到Φmax时,输出电压幅 度为△U=Umax-U0 GL (U b U nax ) GUmax S min H点 M点 GL (Ub U0 ) GU0 S max 2、缓变光信号检测电路 解得 : U max GLU b S min G GL Ub U0 GL G0U0 2、缓变光信号检测电路 当Ub已知时,可计算出负载电导GL或电阻RL为: U0 GL G0 SΦmax Ub U0 GL SΦmax S Φ G max U0 U b (1 ) G0 G G0 G0 1 RL G U b (1 G S max G0 ) 1 G0 2、缓变光信号检测电路 在线段 MN上有关系: G0U0 GU0 S max 解得 S max U0 G0 G S max G0 G U0 2、缓变光信号检测电路 (2)计算负载电阻和偏置电压 为保证最大线性输出条件,负载线和Φmax 与对应的伏安曲线的交点不能低于转折点M。 假设负载线通过M点,因此有: GLU b S max U0 G GL 则,输出电压幅度为 : (Φmax Φmin ) Φ U S S G GL G GL P76 公式4-9有误 2、缓变光信号检测电路 (4)计算输出电流幅度 输出电流幅度为: I I max I min GL U I GL U S 伏安特性 等效电路 具有这种伏安特性的光电器件包括光电池和工作 与光电池状态下的光电二极管等 2、缓变光信号检测电路 光电池的输出电流: I I0 (e 翻转到第一象限 U UT 1) I p UT=KT/q≈26mV(T=300K时),Ip=SE I I p I0 (eU UT 1) U U T ln I (I p I0 ) I0 通常GL>>G max min 1 G GL I S ( max min ) S 2、缓变光信号检测电路 (5)计算输出电功率 由功率关系可得 : S 2 P G L U G L ( ) G GL 2 2、缓变光信号检测电路 2.2、光伏型光电检测电路的静态计算 2、缓变光信号检测电路 具有这种伏安特性的光电检测器件有光电管、光电倍 增管、光电二极管和光电三极管等 。 (a)光电倍增管 b)光电二极管 c)光电三极管 这些特性曲线和晶体管集电极特性曲线类似,区别是 光电器件的光电流是由输入光功率控制,而三极管是由基 极电流控制 2、缓变光信号检测电路 1)图解计算法 基本电路 光电检测技术及应用 第6章 光电信号检测电路 主讲:张广远 本课内容 缓变光信光电检测电路的设计要求 号检测电路 光电信号检测电路的动态计算 光电信号检测电路的噪声 前置放大器 1、光电检测电路的设计要求 对检测电路的要求: 1.良好的光电转换能力 2.快速的动态响应能力 3.最佳的信号检测能力 4.长期工作的稳定性和可靠性。 2、缓变光信号检测电路 当RL=1/GL已知时,可计算偏置电源 电压Ub为: Ub U0 GL G0U0 U 0 (G0 G ) Ub SΦmax (G0 G ) GL Ub SΦmax G ( G G ) L 0 U0 G0 G 2、缓变光信号检测电路