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基于STC89C516 單片機的數(shù)字光功率計設(shè)計

作者： 時間：2009-03-25 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏

0 引言

本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/173837.htm

單片機應(yīng)用于傳感器控制技術(shù)使得工業(yè)生產(chǎn)更加現(xiàn)代化，而在通信過程中，對傳感器的控制則尤為重要。對通信質(zhì)量的檢測和判斷需要對數(shù)據(jù)更好的處理，數(shù)字光功率計是一種由單片機控制的、可測量光信號強弱的便攜式儀器，是科學(xué)實驗、光纖通信工程中一種不可缺少的便攜式測量儀器。光功率計因能檢測出光纖信號源的功率，而被廣泛運用于實際光纖檢測實踐和科學(xué)實驗中，同時，光功率計還可以判斷光纖信號傳輸過程中的損耗與衰減。本文根據(jù) InGaAs-PIN 高響應(yīng)度的光電響應(yīng)特性。經(jīng)過 STC 89C 516RD+ 芯片處理，同時結(jié)合 LCD1602 顯示技術(shù)，設(shè)計出一種新型數(shù)字光功率計。

1 系統(tǒng)工作原理

數(shù)字光功率計的基本工作原理如圖 1 所示，它首先把傳輸過來的光信號投射在 InGaAs-PIN 光探測器的光敏面上以將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎俳?jīng)過 I ／ V 變換電路和放大電路得到電壓信號。然后把這個信號送到低通濾波器進(jìn)行濾波及響應(yīng)度補償放大，以得到與功率值相對應(yīng)的直流電壓，之后再將該電壓經(jīng) A ／ D 轉(zhuǎn)換，以得到表示功率大小的數(shù)字量，最后通過 CPU 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷后，將數(shù)據(jù)送入 LCD 顯示器進(jìn)行功率顯示或指示。

2 光電轉(zhuǎn)換
InGaAs-PIN 是一種低噪聲、高響應(yīng)度的光電檢測器，具有較高的測量靈敏度。當(dāng) InGaA8-PIN 管接收光輸入后，由于價帶中電子吸收了光子而躍遷到導(dǎo)帶，因而可產(chǎn)生一個電子 - 空穴對。該電子 - 空穴對若在耗盡區(qū)產(chǎn)生，那么，在自建電場 (PI 管一般采用零偏壓 ) 的作用下，電子將向 N 區(qū)漂移，空穴向 P 區(qū)漂移，從而產(chǎn)生與輸入光功率成正比的電流信號。 InGaAs-PIN 的光響應(yīng)度可達(dá) 0.8 ，波長范圍為 1.3 ～ 1.6 μ m 。事實上，基于暗電流、上升時間、帶寬、偏置電壓等綜合考慮， InGaAs-PIN 無疑是一種很好的選擇。因為在實際設(shè)計中，往往都需要測試光電二極管的響應(yīng)度，只有測量并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，才能得到每個光電二極管響的應(yīng)度參數(shù)，從而減小數(shù)據(jù)誤差。
3 放大電路的設(shè)計
系統(tǒng)中的前置放大器應(yīng)是低噪聲放大器，它的噪聲對光功率計的精度影響很大。前放的噪聲取決于放大器的類型，目前有三種類型的前放可供選擇。主放大器一般是多級放大器，其作用是提供足夠的增益，一般都通過它實現(xiàn)自動增益控制 (AGC) 。圖 2 是利用 CD4051 來作為一個單刀八擲開關(guān)對放大電路進(jìn)行放大設(shè)置的電路圖。該系統(tǒng)通過軟件控制使小信號得到較大地放大，而使大信號得到較小的放大，從而滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入電壓要求。主放大器和 AGC 可決定光功率計的測試范圍。從而通過對電壓的處理來實現(xiàn)功率的測量。電流經(jīng)過運放以后可轉(zhuǎn)變成電壓，其信號關(guān)系為： V=RI 。最后通過 ADC0809 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入單片機進(jìn)行處理。
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