光电电路课程设计指导书第二.doc

光电电路设计指导书 光学与电子科技学院 2009年10月 目 录 一、课程设计的目的和意义 1 二、课程设计的内容及安排 1 1、课程设计内容： 1 2、课程设计的安排和要求： 1 三、设计方案、设计要求及指标： 2 1、方案1： 2 2、方案2： 4 3、方案3 5 四、基础知识： 7 1、基本原理及概念 7 2、常用元器件介绍： 11 五、常用电路介绍： 19 1、方波发生电路： 20 2、光发射驱动电路： 22 3、光电转换电路： 25 4、信号放大电路： 27 5、带通滤波电路： 29 6、整流电路： 31 7、锁相电路： 31 8、计数电路 32 9、译码电路 33 10、电源电路 34 六、电路板设计要点： 36 1、电路板设计步骤 36 2、绘制电路原理图： 37 3、设计印刷电路板： 38 七、设计报告格式及要求 41 一、课程设计的目的和意义 光电电路设计是光信息科学与技术、光电信息工程专业学生在经过《电子技术》、《电路与电子技术实验》、《光电检测技术》等课程的学习后所进行的综合性设计课程，是该专业重要的实验教学环节。通过该课程设计学习，能使学生了解光电电路设计及制作的一般过程，学会正确使用基本的光电子、电子器件，掌握使用电脑辅助软件进行电路设计的技能，进一步熟悉仪器的操作，使学生能把所学的理论知识和实际运用结合起来，不仅能巩固己学的理论知识、提高动手能力，而且还能培养独立思考、分析问题、解决问题的能力，从而进一步开拓学生的创造力，为下一步更高层次的设计课程以及毕业设计打好扎实的基础。 二、课程设计的内容及安排 1、课程设计内容： 设计一套光电发射电路和光电接收电路，以电路为主（模电、数电），结合一些光电子器件的应用。 2、课程设计的安排和要求： 该课程设计分三阶段进行： （1）理论教学阶段： 该阶段约占总学时的10％。该阶段通过课堂讲解，使同学了解设计的一般过程以及设计的一些方法，同时对一些典型的光电子电路进行介绍，以开拓学生的思维。该阶段要求学生明确本设计的要求，确定设计的总体方案图 ，并起草具体的线路图。 （2）用电脑辅助软件进行电路设计： 该阶段约占总学时的25％。该阶段要求学生熟练掌握电路设计辅助软件(protel)的使用，并能应用该软件设计本设计题目的电子线路图和印刷电路图。 （3）制作与调试： 该阶段约占总学时65％。该阶段为本课程设计的实施和验证阶段，其中包括电子器件的安装、焊接、调试、记录实验数据并进行进一步的改进。该阶段要求同学掌握光电子、电子器件的安装和焊接，能熟练操作仪器，学会在实践过程中分析问题、解决问题。 （4）总结： 该阶段要求同学总结本次课程设计的经验、整理实验数据并写出书面报告。 三、设计方案、设计要求及指标： （一）、光电传感检测电路专题： 1、方案1：（1） 工作原理： 该方案的系统框图如图1所示。方波发生器产生一定频率的方波，其中一路送给驱动电路驱动发光器件（LED、LD等）发出同频率的光信号，另一路给同步相关电路（锁相）提供参考信号；光电转换电路接收光发射电路发送来的光信号，将光信号转换成电信号送给放大滤波电路；放大滤波电路将送来较小的电信号进行放大并初步滤除噪声后送给锁相电路；锁相电路起到提高信噪比的作用，它将噪声和干扰信号滤除，只选取与参考信号同频且相位固定的信号并转挽成直流信号送出。 图1 方案1系统方框图 （2） 设计要求： `参考图1系统框图，设计一套光发射和光接收电路，制作成实物，并上交相应的设计报告。电路原理图和印刷电路图需用电脑辅助设计软件完成。 （3） 设计指标： 驱动频率：3KHz 放大倍数：100倍 放大器带宽：：20KHz 锁相信噪比改善：1000 2、方案2： 图2 方案2系统方框图 （1） 工作原理： 该方案的系统框图如图2所示。方波发生器产生一定频率的方波送给驱动电路驱动发光器件（LED、LD等）发出同频率的光信号；光电转换电路接收光发射电路发送来的光信号，将光信号转换成电信号送给放大电路进行放大并送给带通滤波电路；带通滤波器滤除噪声和干扰信号并将有用信号送给整流电路，整流电路将送来的交流信号转换成直流信号送出。 （2） 设计要求： 参考图2系统框图，设计一套光发射和光接收电路，制作成实物，并上交相应的设计报告。电路原理图和印刷电路图需用电脑辅助设计软件完成。 （3） 设计指标： 驱动频率：10KHz 放大倍数：250倍 放大器带宽：：3KHz （二）、光电测速电路专题： 1、方案1： 图 直流电机测速系统框图 （1） 工作原理： 直流电机测速系统框图如图3所示。由发光电路驱动光电二极管发光，在发光电路和光电接收电路之间放置直流电机驱动叶片，当