【正文】 圍電路更加簡單。 專用集成電路前置放大器專用集成電路前置放大器，首先是用于彩色電視機(jī)的紅外線遙控接收電路中。峰值波長 λ p指光敏二極管光譜響應(yīng)最靈敏的波長范圍。一般在 50V 反壓下，ID小于 。光敏二極管的光電流一般為幾十 μA，并與入射光強(qiáng)度成正比。這恰好與砷化鎵紅外發(fā)光二極管的波長相重合，可得到較高的接收靈敏度。即光敏二極管對(duì)不同的波長有不同的靈敏度。由于其產(chǎn)生電流的方向在 PN 結(jié)內(nèi)部是由 N 區(qū)到 P 區(qū)的，故在外電路中是由 P 區(qū)通過外電路到 N 區(qū)的，也是反向電流。在 PN 結(jié)沒有外加電壓時(shí)，它是存在內(nèi)電場的，方向從 N 區(qū)指向 P 區(qū)，當(dāng)受到光照時(shí)，將產(chǎn)生電子和空穴，在內(nèi)電場作用下，電子被吸引到 N 區(qū)，空穴被吸引到 P 區(qū)，如果用導(dǎo)線或外接電阻連結(jié) PN 結(jié)，將形成通過外電路的電流。由圖還可以看出，在入射光強(qiáng)一定時(shí)，光敏二極管的反向電流是基本不變的，與反向電壓無關(guān)，特性與電壓軸平行。無光照時(shí)，光敏二極管的特性與普通二極管一樣。 特性參數(shù)一、基本特性伏安特性圖 33 是光敏二極管的伏安特性曲線。為了使電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，入射光子的能量應(yīng)大于材料的禁帶寬度，即入射光波波長應(yīng)小于 λ 0。這是光敏二極管的工作原理。這些電子——空穴對(duì)是在 PN 結(jié)內(nèi)產(chǎn)生的，在外加反向電壓的作用下，電子漂向 N 區(qū)，空穴漂向 P 區(qū)，結(jié)果生成光生電流。 圖 31 加有反向電壓的 PN 結(jié)及能帶圖當(dāng)有光照射在 PN 結(jié)上時(shí)，情況就不同了。在無光照射時(shí)，PN 結(jié)中的反向電流是由 P 區(qū)的少數(shù)載流子電子流向 N 區(qū)和 N 區(qū)的空穴（也是少數(shù)載流子）流向 P 區(qū)形成的。利用半導(dǎo)體的光電效應(yīng)可以制成光電二極管 [10]。而用光照射半導(dǎo)體時(shí)，可用光子的能量激發(fā)價(jià)帶中的電子到導(dǎo)帶上去，產(chǎn)生導(dǎo)帶中的非平衡電子和價(jià)帶中同樣數(shù)量的非平衡空穴，它們對(duì)導(dǎo)電均有貢獻(xiàn)，因此，用光照射半導(dǎo)體，可使半導(dǎo)體電阻率發(fā)生變化。17 圖 214 發(fā)射電路發(fā)射電路采用穩(wěn)壓電源供電，電源電路如圖 215 所示。采用多只紅外發(fā)光二極管是為了增大輻射面積。通過調(diào)節(jié) RP，可使鎖相環(huán)輸入的音頻信號(hào)符合要求，且由自動(dòng)增益控制（AGC）電路將信號(hào)維持在一定幅度。調(diào)節(jié)電位器 RP 就可改變輸入到 LM5671 的信號(hào)電平，實(shí)際上就是對(duì)發(fā)射頻率的頻偏控制。LM5671 的 5 腳輸出受 2 腳音頻信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻信號(hào)，其中心頻率設(shè)定在 110kHz。然后由 VT1進(jìn)行放大，放大后的信號(hào)經(jīng) RP 調(diào)節(jié)后加到鎖相環(huán) LM5671 內(nèi)部壓控振蕩器的輸入端 2 腳。來自音響設(shè)備 R 聲道的音頻信號(hào)，經(jīng) R1和 R2分壓后送入由 VT 構(gòu)成的放大器。16 發(fā)射電路圖 214 為發(fā)射電路。響應(yīng)時(shí)間 tw由于紅外發(fā)光二極管 PN 結(jié)電容的存在，影響了它的工作頻率。在選用紅外接收管時(shí)，其受光峰值波長應(yīng)盡量靠近 λ p 。光功率越大，發(fā)射距離越遠(yuǎn)。因此，使用中管子的最大平均正向工作電流不得超過 IF 。二、主要參數(shù) 正向工作電流 IF是指管子長期工作時(shí)，允許通過的最大平均正向電流。由于近紅外線具有可見光的反射特性，當(dāng)紅外遙控器在室內(nèi)使用時(shí)，發(fā)射管不必面對(duì)接收管，靠室內(nèi)墻壁及家具對(duì)近紅外光的發(fā)射作用，將紅外光反射到接收管，也可以實(shí)現(xiàn)遙控。 位置上的 50%。 發(fā)射角 40186。 位置上的 50%。 發(fā)射角）10186。圖 213(a)、(b)分別畫出了球面透鏡封裝與平頭封裝的紅外發(fā)光二極管的指向特性曲線。紅外發(fā)光二極管發(fā)出的近紅外光中，波長為 λ p的光強(qiáng)最大。 圖 211 紅外發(fā)光二極管的輸出特性 輻射光譜 輻射光譜是指紅外發(fā)光二極管的發(fā)射光強(qiáng) I 與發(fā)射光波長 λ 間的關(guān)系曲線，如圖 212 所示。在紅外遙控中，紅外發(fā)光二極管一般工作在開關(guān)狀態(tài)（數(shù)字調(diào)制） ，因此，對(duì)于輸出特性曲線的線性沒什么要求。由圖可見，在工作電流 IF較小時(shí)，輸出光功率 P0與工14作電流 IF成線性關(guān)系。 圖 210 紅外發(fā)光二極管的伏安特性紅外發(fā)光二極管的反向擊穿電壓 UR較低，為 5~30V，因此使用中要注意其反向電壓不得超過 5V，否則器件就會(huì)損壞。小功率管的 UF=1~；中功率管的 UF=~；大功率管的UF≤2V。 特性與參數(shù)一、基本特性伏安特性紅外發(fā)光二極管的伏安特性如圖 210 所示，與普通二極管的伏安特性相似。小功率管一般采用全塑封裝，也有部分是采用陶瓷底座，頂端用玻璃或環(huán)氧樹脂透鏡封裝的；中大功率管一般采用帶螺紋金屬底座，以便安裝散熱片。紅外發(fā)光二極管按發(fā)光功率的大小，可分為小功率（幾 mW） 、中功率（幾十 mW） 、大功率（幾百 mW）三種。另外，采用半導(dǎo)體制作工藝，還可以在一定范圍內(nèi)控制器件的發(fā)光波長。發(fā)光波長 λ 與半導(dǎo)體材料的禁帶寬度 EG之間的關(guān)系為： λ= m ?（）13砷化鎵材料的禁帶寬度 EG≈，所以砷化鎵紅外發(fā)光二極管的發(fā)光波長λ≈，為不可見的近紅外光。這就是 PN 結(jié)發(fā)光的基本原理 [6]。這種發(fā)光過程叫輻射復(fù)合。這些注入 P 區(qū)的電子和注入 N 區(qū)的空穴，對(duì)于注入?yún)^(qū)來講都是非平衡少數(shù)載流子。如圖 29(b)所示。當(dāng)給這個(gè) PN 結(jié)加上正向電壓時(shí)（P 區(qū)接正電壓，N 區(qū)接負(fù)電壓） ，圖 29 PN 結(jié)注入發(fā)光能帶圖在外加電壓的作用下，內(nèi)電場被抵消。在 P 型和 N 型半導(dǎo)體交界面就形成半導(dǎo)體 PN 結(jié)。制造紅外發(fā)光二極管材料有砷化鎵、砷鋁化鎵等，其中應(yīng)用最多的是砷化鎵。在這種驅(qū)動(dòng)方式下，要控制驅(qū)動(dòng)交流電流的大小，以免發(fā)光二極管進(jìn)入非線性區(qū)，產(chǎn)生非線性失真。在圖 28(a)中，為圖 28 紅外發(fā)光二極管的交流電流驅(qū)動(dòng)了使紅外發(fā)光二極管工作在輸出特性曲線的線性區(qū)，預(yù)先給它提供了一個(gè)偏置電流I0，I 0與輸出特性曲線的交點(diǎn) Q 為紅外發(fā)光管的工作點(diǎn)，如圖 28(b)所示。三、交流電流驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)電路及原理如圖 28(a)、(b)所示。這樣就保證了紅外遙控系統(tǒng)在日光、燈光等光線下能可靠工作。采用脈沖直流驅(qū)動(dòng)還有一個(gè)好處，就是提高了紅外遙控系統(tǒng)的抗干擾性能。然后再根據(jù)T0/Td計(jì)算出空度比。由于受紅外發(fā)光二極管響應(yīng)時(shí)間 tw的限制，脈沖電流11的上平頂寬度 Td不能太窄，否則，紅外發(fā)光管來不及響應(yīng)，脈沖電流就消失了。為了減小發(fā)射器電源消耗，延長紅外發(fā)光二極管使用壽命以及提高遙控發(fā)射距離，在紅外遙控發(fā)射器中，紅外發(fā)光管一般都采用脈沖直流電流驅(qū)動(dòng)方式。例如：紅外遙控中常用的小功率紅外發(fā)光二極管的參數(shù)中，I F=100mA，若驅(qū)動(dòng)脈沖電流的空度比 T0/Td=25，則峰值驅(qū)動(dòng)電流 IP=100 =500mA，達(dá) IF的 5 倍。紅外發(fā)光二極管直流平均工作電流 IF與峰值工作電流 IP之間有下列關(guān)系式： IP=IF （）d0T式中，T 0/Td為脈沖電流的空度比。因此，可在保持脈沖電流周期 T0不變的情況下，減小脈沖電流的上平頂寬度 Td來減小平均工作電流，而采用減小限流電阻 R 的方法，提高峰值工作電流。紅外發(fā)光二極管參數(shù)中給出的工作電流是指平均工作電流。在圖 27(a)中，驅(qū)動(dòng)電壓 U 為脈沖電壓，所以發(fā)光二極管的驅(qū)動(dòng)電流也為脈沖電流。這種驅(qū)動(dòng)方式常用于簡單紅外光控電路。因此，實(shí)際工作電流不要超過器件參數(shù)給出的正向工作電流數(shù)值。 在圖 26(a)中，U 為驅(qū)動(dòng)電壓，R 為限流電阻，驅(qū)動(dòng)電流 IF=UUF/R，式中 UF是紅外發(fā)光二極管的正向壓降。基本的驅(qū)動(dòng)方式有恒定直流電流驅(qū)動(dòng)、脈動(dòng)直流電流驅(qū)動(dòng)和交流電流驅(qū)動(dòng)三種 [5]。LM567 的主要參數(shù)如下：（1）電源電壓 ~9V， （2）靜態(tài)工作電流8mA， （3）最高工作頻率 500kHz， （4）8 腳最大吸收電流 100mA。 對(duì)信號(hào)的頻率調(diào)制與解調(diào)，在紅外光通信電路中有著廣泛的應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)說明，調(diào)制信號(hào)的中心頻率 f0是由 5 腳和 6 腳的外接阻容元件確定的。如果在 LM567 的 2 腳（實(shí)際上是內(nèi)部壓控振蕩器的控制端）加入音頻信號(hào)，則它將使壓控振蕩器的 5 腳輸出受 2 腳信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻信號(hào)。改變 RP 可非常方便地改變選頻頻率。LM567 作為選頻電路，具有電路簡單、功能多、體積小等優(yōu)點(diǎn)。8圖 24 LM567 選頻電路當(dāng) LM567 的輸入信號(hào)的頻率落在其內(nèi)部壓控振蕩器中心頻率 f0附近時(shí)，邏輯輸出端 8 腳將由原高電平變?yōu)榈碗娖?，輸出一個(gè)負(fù)脈沖。因此，在輸入信號(hào)幅度及壓控振蕩器頻率已確定的情況下，可通過改變低通濾波電容 C2來擴(kuò)展或收縮捕捉帶寬。第 2 腳所接電容 C2對(duì)鎖相環(huán)的捕捉帶寬 BW 有影響。LM567 的第 5 腳和 6 腳外接定時(shí)電阻和電容決定鎖相環(huán)內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率。7 圖 23 LM567 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 23 是