文档介绍：《光电系统设计》课程设计专业: 电子科学技术学号: 201111911118 姓名: 刘维光指导老师: 汤照时间: 2014 年12月14日一、设计题目单波长光纤光功率计的设计二、设计要求要求掌握所选题目的基本设计原理、设计基本原则与设计方法。自行拟定系统的工作波长、量程、精度、功耗等主要性能指标,给出具体设计方案以及计量标定方法。在规定的时间内独立完成设计报告,设计报告书应对设计内容、系统工作原理、设计原则、可采用的基本方案以及最终的设计方案与设计图作出较完整的论述与总结。三、设计内容 1 、光纤光功率计总体设计原理光功率计主要用于测量光信号的强弱,光探头就是光敏感面面积较大( )的半导体 PIN 光电二极管,加上 I层的 PN结二极管可以提高探测灵敏度和响应速度。系统的设计框图如图所示。微光信号入射到光电探测器件上, 通过光电转换将光功率转换为相应的光电流,经I-V 转换为电压,再根据电压的大小设置增益,进行功率放大及去噪处理,也就是模拟信号处理以后,由 A/D 转换为相应大小的数字信号,经单片机处理后分别送寄存器和 LCD 显示器。键盘可对单片机进行控制,同时单片机对 A/D 的输出信号自动判别,控制程控量程变换器来选择不同的放大增益,以选择合适的量程,实现自动换挡,得到合适的电压值,该电压值送入 A/D 转换器将模拟信号转换成数字信号,以便单片机进行处理。在进行处理时需对光电二极管波长灵敏度进行修正,最后,输出以 W或 dB 为单位的数据。 2、光电探头模块(含电源和放大电路)电路板的设计光功率计探头( 光电转换): 是光信号转换为电信号的核心部件。探头带有光电传感器,用来接收被测光源的辐射并将其转换为电流信号。探头采用双线正负两个端口输出。当被检测光源强度发生变化时,传感器输出的电流会随之改变。我们通过对电流量变化进行转换分析最终获得外部光源的光功率变化参数。光电探头的选择: 光电二极管: 选用 InGaAsPIN 光电二极管, InGaAsPIN 光电探测器:可测量波长范围: 900nm-1700nm , 具有高质量窗口以及光纤封装, 典型应用于光功率表,人眼安全激光通信,仪表等。它的一些参数如下表: I/V 变换放大: 由于光电转换所输出的电流都非常小( 一般小于 100mA ), 是由二极管的参数决定的, 光电二极管相当于一个恒流源。电流信号与电压信号相比, 长距离传输抗干扰性能较好。但是由于本次试验距离较短,同时为了与后面电压放大器相匹配, 为了方便后续对信息的采集, 需要把电流转换成为电压。。本次设计使用 LM358N 芯片连接 I/U 变换电路和放大电路。连接时, 光功率探头的输出正端口接入转换电路输入端,负端口与 I/U 变换电路共地连接,如下图所示: 由运放组成的 0- 10mA/0 -5V 的 I/V 变换电路在图中,运放 A1 的放大倍数为 A= (R1+Rf)/R1, 若 R1 =100k Ω, Rf=150k Ω, 则A= ;若 R4 =200 Ω,对于 0- 10mA 的电流输入信号,将在 R4 上产生 0- 2V 的电压信号,由 A= 可知, 0- 10mA 的输入电流对应 0-5V 的输出电压信号。图中电流输入信号 Ii是从运放 A1 的同相输入端输入的,因此要求选用具有较高共模抑