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8×8自扫描光电二极管阵列设计 姓名： 申润兴 学号： 1205094228 姓名： 王一驰 学号： 1205094234 姓名： 唐毓孝 学号： 1205094230 学 院：信息与通信工程学院 专 业：信息对抗技术 指导教师：刘宾 2015年6月  目录 自扫描光电二极管介绍··············2 设计原理分析··················2 小组分工情况··················6 8×8面阵列SSPD结构设计············6 1、总体设计结构·················6 2、器件选择理由及指标分析············7 3、移位寄存器设计················7 4、面阵列基本结构················10 5、Multisim仿真结果及结果分析··········12 放大输出与A/D转换··············13 总结······················14 参考文献····················14 一、自扫描光电二极管介绍 自扫描光电二极管列阵根据像源的排列形状不同可分为线阵、面阵以及其它形式的特殊阵列，主要用于一维推向信号的测量，例如光谱测量，衍射光强分布测量等。面阵列能直接测量二维图像信号，它的制造工艺难度和成本比线阵列高，随着半导体的发展，制造工艺的完善，SSPD器件会得到越来越广泛的应用。 设计原理分析 光电二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结，和普通二极管相比，在结构上不同的是，为了便于接受入射光照，PN结面积尽量做的大一些，电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。 光电二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时，反向电流很小（一般小于0.1微安），称为暗电流。当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子---空穴对，称为光生载流子。 它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流明显变大，光的强度越大，反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。 光电二极管、光电三极管是电子电路中广泛采用的光敏器件。光电二极管和普通二极管一样具有一个PN结，不同之处是在光电二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射，实现光电转换，在电路图中文字符号一般为VD。光电三极管除具有光电转换的功能外，还具有放大功能，在电路图中文字符号一般为VT。光电三极管因输入信号为光信号，所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。同光电二极管一样，光电三极管外壳也有一个透明窗口，以接收光线照射。 充放电过程 光电二极管工作方式 三、小组分工情况 申润兴同学负责AD转换器和光电管扫描阵列的设计和Multisim仿真检查及实验指标的分析；王一驰同学负责移位寄存器的设计和自扫描光电二极管的原理分析与实验报告的编辑整理；唐毓孝同学负责放大电路的设计与资料收集。 四、8×8面阵列SSPD结构设计 1、总体结构 器件选择理由及指标分析 器件我们选择74LS194芯片通过扩展成为一个8位的移位寄存器， 漏极电流测试 帧频控制：题目要求帧频为10KHz，此帧频控制可通过选取合适的频率的时钟频率，即控制横向的移位寄存器的时钟信号为640KHz，控制纵向的时钟信号为80KHz，横向移位寄存器的频率一定是纵向移位寄存器的8倍，这样帧频即为10KHz。 移位寄存器设计 移位寄存器我们选择74194芯片。 在数字电路中，移位寄存器（英语：shift register）是一种在若干相同时间脉冲下工作的以触发器为基础的器件，数据以并行或串行的方式输入到该器件中，然后每个时间脉冲依次向左或右移动一个比特，在输出端进行输出。这种移位寄存器是一维的，事实上还有多维的移位寄存器，即输入、输出的数据本身就是一些列位。实现这种多维移位寄存器的方法可以是将几个具有相同位数的移位寄存器并联起来。 使用Multisim将两个74194芯片扩展成为右移8位移位寄存器，输出端接上灯泡，仿真时灯泡从左到右依次亮起循环说明移位寄存器工作正常，这就做成了行扫描驱动电路。同样的方法做出列扫描驱动电路并将两个电路连接起来，由同一个开关控制，