祝路平、刘珂鑫小组实验方案.pptVIP

基于T型网络的程控光电转换及放大电路研究 光电信息工程学系0704 刘珂鑫 3070030082 丁聪 3071102375 祝路平 3070902066 设计一种光探测及放大电路，可以对可见光波段的光强进行探测并输出其大小，以实现对两偏振片消光位置的精确判定。要求可探测的光电流的动态范围大，并且利用程控的方法自动调节放大倍数。 研究内容 12位 AD转换 微机系统（单片机） 数码管 显示 整体设计方案 原理 可变增益放大器 T型网络 可变增益放大器 电路图 可变增益放大器 选通电阻（?） 放大倍数 （V/A） 探测电流 量程 分辨率 R0=1M ，R1=0， R2=∞ 1E6 5uA 1.2nA R0=1M，R1=4K3，R2=1K 5.3E6 500nA 120pA R0=1M，R1=4K3，R2=100 4.4E7 50nA 12pA R0=1M，R1=4K3，R2=10 4.3E8 5nA 1.2pA 参数设计 可变增益放大器 单片机C8051F020最小系统 最大系统时钟频率25MHz 12 位100 ksps 带PGA的8 通道 ADC。 JTAG调试 单片机控制程序设计 控制程序流程图 单片机控制程序设计 器件选择 电源 运算放大器 ICL 7650 ICL7650是采用CMOS工艺集成的斩波稳零高精度运放 输入电阻为10?12 ? 偏置电流25°C时为1.5pA 输入失调电压为1uV 共模抑制比为130dB 具有其他高阻运放没有的自动稳零优点, 适合作缓变微电流放大器。 但是斩波频率低(200 Hz) , 输出信号有斩波尖峰噪声, 要接较大时间常数的低通滤波器,所以不适合测量快变信号。 器件选择 选通电阻 器件选择 数字电位器阻值不精确，噪声大。 模拟开关，断开状态有10nA的电流，影响测量 继电器选通金膜电阻，阻值精确，噪声小，断开状态无电流，但体积较大。 硅光电池 器件选择 品牌 国产 型号 2CU8 种类 光学接收器件 波段范围 可见光 运转方式 连续式 激励方式 光泵式 工作物质 半导体 光路径 内光路 输出形式 光敏器件型 传输信号 单电源型 速度 高速 通道 单通道 中心波长 880（nm） 线宽 5（mm） 滤波 测量稳定性 RC模拟滤波和单片机数字滤波 屏蔽 光电池产生的光电流用同轴电缆线接入运放输入端 电路板外圈接地 数字电路与模拟电路分离，分别在两块电路板上 测量稳定性 椭圆偏振法测量透明薄膜的光学常数 实验测定 实验结果 实验测定 基于T型网络的程控光电转换及放大电路: 分为5个量程档，动态范围为5uA ～ 1pA 根据AD转换的数值，可自动选择量程并显示。 信号经过模拟滤波和数字滤波，以及适当的屏蔽稳定性较好。 通过椭圆偏振法测量透明薄膜光学常数的实验，检验了仪器判断消光位置的性能优于人眼判断。 总结 人员分工及贡献度 元器件选型、购买及实验检测部分：丁聪、刘珂鑫； 继电器的应用：祝路平、刘珂鑫； 单片机程序编写及调试：刘珂鑫； 理论方案，电路板制作，仪器封装：三人合作完成。 贡献度： 总结 仪器在光电信息工程实验中心制作完成并检验。感谢郑晓东老师、林远芳老师、张冬仙老师对本设计性实验课题的指导和帮助。 2011年1月4日 总结