毕业设计（论文）-多档光功率计设计精选.doc

大 连 民 族 大 学 课 程 设 计（论 文） 多档光功率计设计 学 院 （系）：物理与材料工程学院 专 业：光电子技术科学 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 日 期：2015年07月01日 大连民族大学 摘 要 本次设计以通用运算放大器中的I-V转换器和同相放大器为核心，通过多档开关实现不同反馈电阻间的切换，从而实现多档光功率计的设计。 首先，我使用Altium Designer Summer 09软件绘制电路原理图与PCB板图；其次，到实验室，在冯老师的指导与帮助下，根据所绘电路原理图，完成使用电烙铁点焊电路板的实验设计，该电路板中有六个电阻、两个OP07芯片、硅光电池和若干导线等；再其次，利用万用表调试电路板，直至调试无误；接着，打开光源钨灯，利用积分球提供稳定光，对硅光电池进行照射，通过改变积分球的出射光功率改变光照强度，在不同光功率下使用万用表分别测量电路最终的输出电压，记录数据；然后，切换I-V转换电路的反馈电阻，改变光功率计的档位，重复上一步骤，记录数据；而后，根据所得数据，绘制P-U曲线，并对其进行标定与灵敏度计算；最后，分析整体电路的输入与输出特性，得出本次课程设计圆满完成的结论。 关键词：通用运算放大器、多档开关、Altium Designer Summer 09 目 录 一、绪论 1 1.1 设计背景 1 1.2 设计任务 1 1.3 基本理论知识 1 1.3.1 半导体三极管 1 1.3.2 理想运算放大器 2 1.3.3 同相放大器 2 1.3.4 反相放大器 3 1.3.5 I-V转换器 3 1.3.6 多档开关 4 1.4 其他理论知识 4 1.4.1 焊接 4 1.4.2 Altium Designer Summer 09 5 二、设计方案 5 2.1 功能设计 5 2.2 原理图设计 5 2.3 PCB设计 6 三、硬件与设备 7 3.1 PCB 7 3.2 硅光电池 7 3.2.1 结构分析 7 3.2.2 工作原理 8 3.3 钨灯 8 3.4 积分球 8 3.5 OP07CP芯片 9 3.6 其他工具 9 四、实验过程 10 4.1 实验步骤 10 4.2 注意事项 10 4.3 完成情况 11 五、数据记录与分析 11 5.1数据记录 11 5.2数据分析 12 5.2.1 理论放大系数 12 5.2.2 灵敏度 12 5.2.3 P-U曲线（标定曲线） 12 5.2.4 模拟P-U表 13 5.3误差分析 13 5.3.1放大系数误差分析 13 5.3.2灵敏度误差分析 13 六、实验总结 14 七、参考文献 14 一、绪论 1.1 设计背景 随着教学的深入开展，本专业——光电子技术科学的学生有必要了解与掌握一些基本的实验电路设计的技能，并能有相应的动手实验能力。 本次课程设计以通用运算放大器中的I-V转换器和同相放大器为主，通过切换不同的反馈电阻，实现多档光功率的测量。 1.2 设计任务 （1）使用Altium Designer Summer 09软件绘制电路原理图与PCB； （2）根据设计电路板的功能与结构，选取所需元件； （3）使用电烙铁，把各个元件正确地点焊在电路板上； （4）使用万用表调试焊接好的电路板，直至无误为止； （5）使用万用表测量与记录在不同光功率下的电压值，切换反馈电阻，重复测量与记录，最后对多档光功率计进行标定，并绘制标定曲线。 1.3 基本理论知识 完成该设计，需掌握以下基本理论知识。 1.3.1 半导体三极管 图1.1 半导体三极管 三极管由两个PN结组成，分为PNP和NPN两种类型，具有电流放大作用。发射区的掺杂浓度最高；基区最薄，掺杂浓度最低；集电区面积最大。 1.3.2 理想运算放大器 图1.2 理想运算放大器 理想运算放大器的输入电阻为无穷大，输出电阻为无穷小（近似为零），电压放大倍数为无穷大等。在线性区工作时有以下特点： 输入电流等于零，这种现象称为“虚断”； 差模输入电压等于零，这种现象称为“虚短”； 2与3相互跟随变化，且二者关系为（2）； 虚地：3接地，相当于2接地（虚地）等。 1.3.3 同相放大器 图1.3 同相放大器 同相放大器的电压信号从同相输入端输入，采用电压串联负反馈结构，具有共模抑制比要求高、输入电阻高和输出电阻低的特点。根据计算可得： 因此，同相放大器的电压增益为 。 1.3.4 反相放大器 图1.4 反相放大器 反相放大器的电压信号从反相输入端输入，采用电压并联负反馈结构，具有共模抑制