【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 端，分別測(cè)定光電池在零偏和負(fù)偏時(shí)光電流與輸入光信號(hào)關(guān)系。記錄數(shù)據(jù)并在同一張方格紙上作圖，比較硅光電池在零偏和負(fù)偏時(shí)兩條曲線關(guān)系，（a）（b）。 硅光電池零偏和負(fù)偏時(shí)光電流與輸入光信號(hào)的值零偏輸入光信號(hào)（mA）0369121518輸出電壓（mV）負(fù)偏輸入光信號(hào)（mA）0369121518輸出電壓（mV）（a） 硅光電池零偏時(shí)光電流與輸入信號(hào)的關(guān)系（b） 硅光電池負(fù)偏時(shí)光電流與輸入光信號(hào)的關(guān)系 硅光電池輸出接恒定負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的光伏電壓與輸入光信號(hào)的關(guān)系將功能轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“負(fù)載”處，將硅光電池輸出端連接恒定負(fù)載電阻和數(shù)顯電壓表，從0~20mA調(diào)節(jié)發(fā)光二極管靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電流，實(shí)驗(yàn)測(cè)定光電池輸出電壓隨輸入光強(qiáng)度變化的關(guān)系曲線，（a）（b）。 硅光電池輸出接恒定負(fù)載時(shí)（R=1KΩ）產(chǎn)生的光伏電壓與輸入光信號(hào)值輸入光強(qiáng)（mA）024681012141618輸出電壓（mV）34．2 輸入光信號(hào)為16mA時(shí)，電壓隨電阻變化關(guān)系數(shù)據(jù)記錄電阻（Ω）10050010001500200025003000電壓（mV）電阻（Ω）4000450050005500600070008000電壓（mV）R=1KΩ（a）硅光電池接恒定負(fù)載時(shí)產(chǎn)生電壓與輸入信號(hào)的關(guān)系（b）輸入光信號(hào)為16mV時(shí)，電壓隨電阻變化的關(guān)系U=16mV3 電路的設(shè)計(jì)方案 電路的設(shè)計(jì)要求本電路的目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)光照的采樣分析，所以采用硅光電池實(shí)現(xiàn)光照度計(jì)電路的設(shè)計(jì)要求主要有以下幾點(diǎn)： 硅光電池采用零偏工作方式作為輸入回路；電平轉(zhuǎn)換電路采用零點(diǎn)漂移可調(diào)的運(yùn)算放大器；光的強(qiáng)度顯示采用串聯(lián)LED顯示方式；直流工作電源采用正、負(fù)雙電源供電方式。 電路的方框圖雙電源采樣電路放大電路電平轉(zhuǎn)換LED電位顯示 采用硅光電池實(shí)現(xiàn)光照度計(jì)電路方框圖 電路的原理圖 采用硅光電池實(shí)現(xiàn)光照度計(jì)電路原理圖 電路的工作過程首先，硅光電池受光的影響產(chǎn)生電流，經(jīng)過并聯(lián)采樣電阻產(chǎn)生電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)進(jìn)入運(yùn)算放大器的同相端進(jìn)行放大；經(jīng)過100倍放大后產(chǎn)生伏級(jí)的電壓輸出信號(hào)，即電平輸出信號(hào)。其次將電平輸出信號(hào)經(jīng)電平分配電阻產(chǎn)生串聯(lián)式式LED的各自工作電壓，以驅(qū)動(dòng)LED，并按電位大小依次點(diǎn)亮LED發(fā)光。點(diǎn)亮串聯(lián)LED的多少，由光的強(qiáng)弱來決定。4 各單元電路實(shí)現(xiàn) 光電池的輸入信號(hào)電路將硅光電池作為電流源，與電阻并聯(lián)后構(gòu)成信號(hào)源。為便于信號(hào)放大，經(jīng)等效變換，將電流源[（a）]變?yōu)殡妷涸碵（b）]。為硅光電池受光照時(shí)產(chǎn)生的電流。 （a）電流源 （b）電壓源 電平放大轉(zhuǎn)換電路運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱“運(yùn)放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中，用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，故得名“運(yùn)算放大器”。運(yùn)放是一個(gè)從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，大部分的運(yùn)放是以單芯片的形式存在。運(yùn)放的種類繁多，廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)當(dāng)中。運(yùn)放有兩個(gè)輸入端a（反相輸入端），b（同相輸入端）和一個(gè)輸出端o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當(dāng)電壓U加在a端和公共端（公共端是電壓為零的點(diǎn)，它相當(dāng)于電路中的參考結(jié)點(diǎn)。）之間，且其實(shí)際方向從a 端高于公共端時(shí)，輸出電壓U實(shí)際方向則自公共端指向o端，即兩者的方向正好相反。當(dāng)輸入電壓U+加在b端和公共端之間，U與U+兩者的實(shí)際方向相對(duì)公共端恰好相同。為了區(qū)別起見，a端和b 端分別用和+號(hào)標(biāo)出，但不要將它們誤認(rèn)為電壓參考方向的正負(fù)極性。電壓的正負(fù)極性應(yīng)另外標(biāo)出或用箭頭表示。 運(yùn)算放大器LM741的性能簡(jiǎn)介L(zhǎng)M741是一種應(yīng)用非常廣泛的通用型運(yùn)算放大器。由于采用了有源負(fù)載，所以只要兩級(jí)放大就可以達(dá)到很高的電壓增益和很寬的共模及差模輸入電壓范圍。本電路采用內(nèi)部補(bǔ)償，電路比較簡(jiǎn)單不易自激，工作點(diǎn)穩(wěn)定，使用方便，而且設(shè)計(jì)了完善的保護(hù)電路，不易損壞。LM741可應(yīng)用于各種數(shù)字儀表及工業(yè)自動(dòng)化控制設(shè)備中。LM741通用運(yùn)算放大器可采用雙電源供電或單電源供電，可零點(diǎn)漂移調(diào)節(jié)。 同相比例放大電路根據(jù)同相比例運(yùn)算放大電路的輸入電壓與輸出電壓的計(jì)算關(guān)系： () 可得： 同相電路 電平轉(zhuǎn)換串聯(lián)電路為了使多個(gè)串聯(lián)LED按光線強(qiáng)弱依次發(fā)光，要將運(yùn)算放大器的輸出點(diǎn)位分配給串聯(lián)電阻上，以便產(chǎn)生各自LED的工作電壓。 多個(gè)LED的發(fā)光順序?yàn)椋篋DDDD電位也依次從低到高，當(dāng)電位較低時(shí)僅有D6發(fā)光；當(dāng)電位較高時(shí)DDDDD2均會(huì)發(fā)光。每個(gè)LED的電位計(jì)算關(guān)系如下： () () () () () 其中： 電平分配電路 電平顯示電路 將5個(gè)LED串聯(lián)，根據(jù)光線的強(qiáng)弱依次點(diǎn)亮LED發(fā)光。當(dāng)電位較低時(shí)，只能滿足D6的工作電壓，所以此時(shí)僅有D6發(fā)光，其發(fā)光強(qiáng)弱也與電壓的大小有關(guān)。當(dāng)電位適中時(shí)，此時(shí)一部分LED發(fā)光，其中LED發(fā)光的強(qiáng)弱也有所不同；當(dāng)電位較高時(shí)，這時(shí)能滿足所有LED的工作電壓，所以所有了LED均發(fā)光，且光強(qiáng)達(dá)到最大。 所以，這樣我們就可以根據(jù)LED的發(fā)光情況來判定此時(shí)輸入電信號(hào)的情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)硅光電池所接收到的光照進(jìn)行分析。5 利用Protel對(duì)光照度計(jì)電路設(shè)計(jì) Protel電子繪圖軟件簡(jiǎn)介Protel是Altium公司在80年代末推出的EDA軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，有些高校的電子專業(yè)還專門開設(shè)了課程來學(xué)習(xí)它，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用Protel。早期的Protel主要作為印制板自動(dòng)布線工具使用，運(yùn)行在DOS環(huán)境，對(duì)硬件的要求很低，在無硬盤286機(jī)的1M內(nèi)存下就能運(yùn)行，但它的功能也較少，只有電路原理圖繪制與印制板設(shè)計(jì)功能，其印制板自動(dòng)布線的布通率也低，而現(xiàn)今的Protel已發(fā)展到DXP 2004，是個(gè)龐大的EDA軟件，完全安裝有200多M，它工作在WINDOWS95環(huán)境下，是個(gè)完整的板級(jí)全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號(hào)仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client