1、 多档光功率计设计多档光功率计设计 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 摘摘 要要 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
2、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：关键词：通用通用运算放大器运算放大器、多档开关多档开关、AltiumAltium DesignerDesigner SummerSumm
3、er 0 09 9 大连民族大学 目目 录录 一、绪论一、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、硬件与设备三、硬件与设备 7 3.1 PC
4、B 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 大连民族大学 五、数据记录与分析五、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.
5、1 放大系数误差分析. 13 5.3.2 灵敏度误差分析 . 13 六、实验总结六、实验总结 .14 七、参考文献七、参考文献 .14 多档光功率计设计 1 一、一、绪论绪论 1.1 1.1 设计背景设计背景 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。 1.1.2 2 设计任务设计任务 （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
6、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。 1.1.3 3 基本理论基本理论知识知识 完成该设计，需掌握以下基本理论知识。 1 1. .3 3. .1 1 半导体三极管半导体三极管 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。 多档光功率计设计 2 1 1. .3 3. .2 2 理想运算放大器理想运算放大器 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： （1） 输入电流等于零，这种现象称为“虚断” ； （2） 差模输入电压等于
