光电探测器的偏置电路讲稿.ppt

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1、光电探测器的偏置电路1 1第一页，讲稿共六十八页哦4.1.1 探测器伏安特性回顾及基本概念探测器伏安特性回顾及基本概念4.1.2 可变电阻型探测器的偏置和设计可变电阻型探测器的偏置和设计4.1.3 恒流源型探测器的偏置和设计恒流源型探测器的偏置和设计 4.1.4 光生电势型探测器的偏置和设计光生电势型探测器的偏置和设计4.1光电探测器的偏置电路光电探测器的偏置电路2 2第二页，讲稿共六十八页哦4.1.1 探测器的伏安特性回顾及基本探测器的伏安特性回顾及基本概念3 3第三页，讲稿共六十八页哦可变电阻型可变电阻型 光生电势型光生电势型 恒流型恒流型PC器件器件电阻型热探测器电阻型热探测器（加偏置，

2、不分正负）（加偏置，不分正负）PV器件，器件，PMT（加反向偏置）（加反向偏置）光电池光电池（不加偏置（不加偏置）一、探测器的伏安特性一、探测器的伏安特性4 4第四页，讲稿共六十八页哦1可变电阻型探测器的伏安特性可变电阻型探测器的伏安特性光电导探测器光电导探测器光电导探测器光电导探测器 （光敏电阻（光敏电阻（光敏电阻（光敏电阻 ）5 5第五页，讲稿共六十八页哦2恒流源型探测器的伏安特性恒流源型探测器的伏安特性（1 1）光电倍增管）光电倍增管阳极与末极倍增极间的电压阳极与末极倍增极间的电压/VI/A6 6第六页，讲稿共六十八页哦（2）光伏探测器）光伏探测器 7 7第七页，讲稿共六十八页哦（a）光

3、电二极管）光电二极管8 8第八页，讲稿共六十八页哦（b）光电三极管）光电三极管9 9第九页，讲稿共六十八页哦3光生电势型探测器的伏安特性光生电势型探测器的伏安特性光电池光电池1010第十页，讲稿共六十八页哦静态：静态：静态：静态：当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓慢变当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓慢变当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓慢变当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓慢变化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为化

4、的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作情况下，负载直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作情况下，负载直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作情况下，负载直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为线和伏安特性曲线的交点称为线和伏安特性曲线的交点称为线和伏安特性曲线的交点称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点。动态：动态：动态：动态：当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变动状态，这当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变动状态，这当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流

5、处于变动状态，这当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变动状态，这时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多场合下，光电检测电路时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多场合下，光电检测电路时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多场合下，光电检测电路时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多场合下，光电检测电路接受到的是随时间变化的瞬变信号或各种形式的调制光信号。在动态工接受到的是随时间变化的瞬变信号或各种形式的调制光信号。在动态工接受到的是随时间变化的瞬变信号或各种形式的调制光信号。在动态工接受到的是随时间变化的瞬变信号或各种形式的调制光信号。在动态工作情况下，负载线和伏安特性曲线的

6、交点称为作情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为作情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为作情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为动态工作点动态工作点动态工作点动态工作点。1.1.静态和动态静态和动态二二.基本概念基本概念 1111第十一页，讲稿共六十八页哦 电路中直流信号和交流信号是同时存在的，为了分析研电路中直流信号和交流信号是同时存在的，为了分析研究方便，将两种信号对电路的作用分开讨论，即分为直流通究方便，将两种信号对电路的作用分开讨论，即分为直流通路和交流通路。路和交流通路。直流通路直流通路:在直流电源作用下直流电流流过的通路，即静在直流电源作用下直流电流流过的通路，即静态电流通路。主要

7、用于求解静态工作点。态电流通路。主要用于求解静态工作点。直流通路的确定方法直流通路的确定方法:(a)将电容开路；将电容开路；(b)将电感短路，忽略内阻；将电感短路，忽略内阻；(c)信号源短路，保留内阻。信号源短路，保留内阻。2.2.直流和交流通路直流和交流通路 1212第十二页，讲稿共六十八页哦交流通路交流通路:在输入信号作用下交流电流流过的通路，即动在输入信号作用下交流电流流过的通路，即动态电流通路。主要用于确定电路的动态参数。态电流通路。主要用于确定电路的动态参数。交流通路的确定方法交流通路的确定方法:(a)将电容视为短路；将电容视为短路；(b)将电感视为开路；将电感视为开路；(c)将直流

8、电源视为短路。将直流电源视为短路。(小内阻小内阻)信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。在分析电路时，应遵循在分析电路时，应遵循“先静态，后动态先静态，后动态”的原则，求的原则，求解静态工作点解静态工作点Q时应用直流通路，求解动态参数时应用交时应用直流通路，求解动态参数时应用交流通路，两种通路必须分清，不可混淆。流通路，两种通路必须分清，不可混淆。1313第十三页，讲稿共六十八页哦RC耦合共射放大电路耦合共射放大电路开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC利用上述原则，阻容耦合共射放大电路的直、交流通路分别为利用上述原

9、则，阻容耦合共射放大电路的直、交流通路分别为:1414第十四页，讲稿共六十八页哦对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路1515第十五页，讲稿共六十八页哦4.1.2 可变电阻型探测器的偏置和设计可变电阻型探测器的偏置和设计1616第十六页，讲稿共六十八页哦：探测器电阻：探测器电阻：偏置电阻（或负载电阻）：偏置电阻（或负载电阻）一、基本偏置的一、基本偏置的静态静态设计设计1.图解法图解法负载回路方程负载回路方程 伏安曲线伏安曲线 负载线负载线 伏安特性伏安特性（缓变辐射）（缓变辐射）1717第十七页，讲稿共六

10、十八页哦2.解析法解析法偏置电流偏置电流输出点电压输出点电压光敏电阻功耗光敏电阻功耗入射辐射变化时，偏置电阻入射辐射变化时，偏置电阻RL两端的输出信号电流、电压变化为两端的输出信号电流、电压变化为？电路参数确定后，输出信号变化与入射辐射量的变化成线性关系。电路参数确定后，输出信号变化与入射辐射量的变化成线性关系。1818第十八页，讲稿共六十八页哦设入射于光敏电阻的辐射为调制辐射正弦，RLRdipCdVL等效微变电路基本偏置电路二、基本偏置的动态设计二、基本偏置的动态设计1919第十九页，讲稿共六十八页哦输出的交流部分电流输出的交流部分电压交流负载线交流负载线2020第二十页，讲稿共六十八页哦检

11、测微弱信号时需考虑器件的固有噪声：检测微弱信号时需考虑器件的固有噪声：热噪声、产生复合噪声及热噪声、产生复合噪声及/f噪声噪声光敏电阻若接收调制辐射，其噪声的等效电路如图所示ipingrintinfRLRdCd考虑噪声时的噪声等效电路2121第二十一页，讲稿共六十八页哦4.1.3 恒流源型探测器的偏置和设计恒流源型探测器的偏置和设计（光电二极管）（光电二极管）参考：孙培懋，光电技术 康华光，电子技术基础，第三版2222第二十二页，讲稿共六十八页哦一一.静态静态（直流或缓慢变化辐射）（直流或缓慢变化辐射）（1）基本电路基本电路2323第二十三页，讲稿共六十八页哦负载线的确定：负载线的确定：I I

12、0 0，（N N点）；点）；V=0,（T T点）点）点）点）负载线的斜率负载线的斜率负载线的斜率负载线的斜率：1/R1/Rb b。当输入光通量由当输入光通量由0作作缓慢改变时，缓慢改变时，缓慢改变时，缓慢改变时，在负载电阻上会产在负载电阻上会产在负载电阻上会产在负载电阻上会产生生生生VV电压输出和电压输出和电压输出和电压输出和 I IQ的电流信号输出。的电流信号输出。的电流信号输出。的电流信号输出。（2）确定静态工作点）确定静态工作点负载线和静态工作时所对应负载线和静态工作时所对应的伏安特性曲线的交点的伏安特性曲线的交点Q即即为输入电路的静态工作点。为输入电路的静态工作点。2424第二十四页，

13、讲稿共六十八页哦电路参数电路参数Rb对输出信号的影响对输出信号的影响由图可知：在一定偏压下，随由图可知：在一定偏压下，随Rb增大，输出信号增大，输出信号电压范围变大，但过拐点电压范围变大，但过拐点M M后，信号会产生畸变。后，信号会产生畸变。M（3）参数分析（）参数分析（Rb和和Vb）Rb影响影响 M2525第二十五页，讲稿共六十八页哦 Rb值一定时，未过拐点值一定时，未过拐点M之前，之前，Vb增大使增大使输出信号电压线性改善。输出信号电压线性改善。Vb过大使功耗加过大使功耗加大，引起大，引起PD反向击穿。反向击穿。Vb影响 电路参数电路参数Vb对输出信号的影响对输出信号的影响M M 2626

14、第二十六页，讲稿共六十八页哦 结论：结论：结论：结论：在利用图解法确定在利用图解法确定在利用图解法确定在利用图解法确定R Rb b和和和和V Vb b时，应根据输入光通量时，应根据输入光通量时，应根据输入光通量时，应根据输入光通量的变化范围和输出信号的幅的变化范围和输出信号的幅的变化范围和输出信号的幅的变化范围和输出信号的幅度要求，使负载线稍高于拐度要求，使负载线稍高于拐度要求，使负载线稍高于拐度要求，使负载线稍高于拐点点点点M，并保证，并保证V Vb b不大于最不大于最高工作电压高工作电压V Vmax。M M 2727第二十七页，讲稿共六十八页哦例例1 用用2DU测测缓缓变变辐辐射射通通量量

15、（静静态态）。已已知知2DU的的电电流流灵灵敏敏度度 ，在在测测光光范范围围中中最最大大辐辐射射通通量量100W,伏伏安安特特性性曲曲线线的的拐拐点点电电压压VM=10V，若若电电源源电电压压Vb=15V。要求负载线建立在线性区内。求：要求负载线建立在线性区内。求：（1）保证输出电压最大时的）保证输出电压最大时的Rbmax=?（2）辐射通量缓慢变化）辐射通量缓慢变化10W时，输出电时，输出电压的变化量压的变化量.思思 考考 题题2828第二十八页，讲稿共六十八页哦解：依题画出如下简图解：依题画出如下简图(1).(1).(1).(1).为为为为保保保保证证证证2DU2DU2DU2DU工工工工作作

16、作作于于于于线线线线性性性性区区区区且且且且 R Rb b b b最大，过拐点作负载线，则最大，过拐点作负载线，则:(2).(2).输出电压输出电压 :2929第二十九页，讲稿共六十八页哦二、动态工作状态设计二、动态工作状态设计（动态工作点频率响应）动态工作点频率响应）1.输入电路动态工作点的计算输入电路动态工作点的计算 原则：先直流，再交流原则：先直流，再交流3030第三十页，讲稿共六十八页哦反偏压反偏压PDPD的交变光探测基本电路的交变光探测基本电路（1）根据直流通路确定静态工作点反偏压反偏压PDPD的交变光探测电路直流通路的交变光探测电路直流通路回路方程V3131第三十一页，讲稿共六十八

17、页哦 斜率为斜率为1/R1/Rb b的直的直流负载线和照度为流负载线和照度为E E0的伏安特性曲线的伏安特性曲线的交点确定静态工的交点确定静态工作点作点QQQ3232第三十二页，讲稿共六十八页哦（2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域V反偏压反偏压PDPD的交变光探测基本电路的交变光探测基本电路反偏压反偏压PDPD的交变光探测电路交流通路的交变光探测电路交流通路在信号通频带范围内，耦合电容在信号通频带范围内，耦合电容C可以可以认为是短路。认为是短路。3333第三十三页，讲稿共六十八页哦交流负载线与光照度交流负载线与光照度交流负载线与光照度交流负载线与光照度E=EE=E0 0对应的伏安特性相交

18、于对应的伏安特性相交于对应的伏安特性相交于对应的伏安特性相交于QQ点。点。点。点。交流负载线斜率由交流负载线斜率由交流负载线斜率由交流负载线斜率由R RL L/R/Rb b决定，同时为了充分利用器件的线性区间决定，同时为了充分利用器件的线性区间决定，同时为了充分利用器件的线性区间决定，同时为了充分利用器件的线性区间（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点MM。设光照度变化：设光照度变化：设光照度变化：设光

19、照度变化：则光照度变化范围则光照度变化范围则光照度变化范围则光照度变化范围:等效交流负载电阻：等效交流负载电阻：等效交流负载电阻：等效交流负载电阻：QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im3434第三十四页，讲稿共六十八页哦（3 3）计算）计算信号线信号线信号线信号线性输出最大性输出最大性输出最大性输出最大时，负时，负时，负时，负载载载载R RL上的交流输出上的交流输出上的交流输出上的交流输出电压峰值电压峰值电压峰值电压峰值V Vmm、电流、电流、电流、电流峰值峰值峰值峰值I ILmLm和负载功率和负载功率和负载功率和负载功率PL LQM(VM)VQVb/RbI

20、IQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im（有效值）（有效值）（有效值）（有效值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）3535第三十五页，讲稿共六十八页哦将将将将P PL L对对对对GGL L求偏微分，得最大功率输出条件为求偏微分，得最大功率输出条件为求偏微分，得最大功率输出条件为求偏微分，得最大功率输出条件为:（4）计算）计算负载最大功率输出负载最大功率输出时负载时负载RL上的输出电上的输出电压压VLmax、电流、电流ILmax和负载功率和负载功率PLmax电流由负载和偏置电电流由负载和偏置电阻均分阻均分3636第三十六页，讲稿共六十八页哦大三角中大三角中大三角

21、中大三角中（5）计算最大功）计算最大功率输出时直流偏率输出时直流偏置电阻置电阻Rb0和偏和偏置电压置电压Vb或或 当已知电源电压当已知电源电压V Vb b时，可时，可计算出偏置电阻计算出偏置电阻R Rb b。QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im小三角中小三角中小三角中小三角中3737第三十七页，讲稿共六十八页哦2.探测电路的频率特性计算探测电路的频率特性计算高频短路高频短路列出电路的回路方程：列出电路的回路方程：基本电路基本电路微变等效电路微变等效电路SE3838第三十八页，讲稿共六十八页哦分析：不同工作状态下的VL表示1）给定输入光照度在负载上取得最大功率

22、输）给定输入光照度在负载上取得最大功率输出时出时（RL=Rb，gRb，gGb）4040第四十页，讲稿共六十八页哦3）电流放大时，希望负载上取得最大电流输）电流放大时，希望负载上取得最大电流输出出（RLRb，gGb）4141第四十一页，讲稿共六十八页哦比较比较为得到足够的信为得到足够的信号功率和电压，号功率和电压，RL和和Rb要大，从要大，从而降低高频截止而降低高频截止频率，使通频带频率，使通频带宽度降低。宽度降低。采用低输入阻抗采用低输入阻抗采用低输入阻抗采用低输入阻抗高增益的电流放高增益的电流放高增益的电流放高增益的电流放大器大器大器大器电流放大电流放大电流放大电流放大R RL LRRRb

23、b功率放大功率放大功率放大功率放大R RL L=R=Rb b4242第四十二页，讲稿共六十八页哦习 题1.用用2CU2CU接收激光信号，接收激光信号，接收激光信号，接收激光信号，2CU2CU的的的的S=0.5A/W，=25W=25W时，时，时，时，伏安特性曲线拐点电压伏安特性曲线拐点电压伏安特性曲线拐点电压伏安特性曲线拐点电压VMM10V10V，结电容，结电容C1 13pF3pF，电源，电源，电源，电源电压电压电压电压V Vb b60V60V，引线分布电容，引线分布电容，引线分布电容，引线分布电容C0 07pF7pF，设激光的辐射通，设激光的辐射通，设激光的辐射通，设激光的辐射通量量量量=(2

24、0+5sin=(20+5sin t)Wt)W，求管子在线性区，获得最大功率时，求管子在线性区，获得最大功率时，求管子在线性区，获得最大功率时，求管子在线性区，获得最大功率时的偏置电阻的偏置电阻的偏置电阻的偏置电阻R Rb和负载电阻和负载电阻和负载电阻和负载电阻RL，V VLmaxLmax，I ILmax和上限截止频和上限截止频率。率。4343第四十三页，讲稿共六十八页哦2.PMT阳极特性为：阳极特性为：时，时，IA=200A，拐点电压，拐点电压Vm60V，阳极电压，阳极电压VA90V，要求在线性区内的负载电阻获得，要求在线性区内的负载电阻获得最大的输出电压，求：最大的输出电压，求：a.直流负载

25、直流负载Rb？b.如果入射的最大光通量由如果入射的最大光通量由410-5lm缓变为缓变为2.510-5lm时时（静态工作点的改变），（静态工作点的改变），求输求输出电压的变化量。出电压的变化量。4444第四十四页，讲稿共六十八页哦4.1.4 光生电势型探测器的偏置和设计光生电势型探测器的偏置和设计（光电池）（光电池）4545第四十五页，讲稿共六十八页哦一一.光生电势型探测电路的静态计算光生电势型探测电路的静态计算 V流过探测器的总电流：流过探测器的总电流：I=IP-Id（未考虑表面漏（未考虑表面漏电流）电流）1.基本电路基本电路2.回路方程回路方程其中其中4646第四十六页，讲稿共六十八页哦

26、由伏安曲线，对于给定的由伏安曲线，对于给定的0，只要选定，只要选定RL，工作点，工作点Q就能由就能由负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的IQ和和VQ即为即为RL上的输出值。上的输出值。相相对对0的光通量增量的光通量增量将形成将形成对应对应的的电电流流变变化化I和和V。3.确定直流负载线确定直流负载线4747第四十七页，讲稿共六十八页哦 由图知：对确定的电阻由图知：对确定的电阻由图知：对确定的电阻由图知：对确定的电阻R RL L（以（以（以（以R RLsLs为例）为例）为例）为例），当输入光通量较小时，负载上的输出电压和电流随光通量成正比例增加

27、；当输入光通量较小时，负载上的输出电压和电流随光通量成正比例增加；当输入光通量较小时，负载上的输出电压和电流随光通量成正比例增加；当输入光通量较小时，负载上的输出电压和电流随光通量成正比例增加；当入射光通量较大时，输出电压和电流呈饱和状态（非线性）。电当入射光通量较大时，输出电压和电流呈饱和状态（非线性）。电当入射光通量较大时，输出电压和电流呈饱和状态（非线性）。电当入射光通量较大时，输出电压和电流呈饱和状态（非线性）。电阻越大越明显。阻越大越明显。阻越大越明显。阻越大越明显。(1)(1)的影响的影响4.分析输入光通量分析输入光通量和负载电阻和负载电阻RL 对输出的影响对输出的影响4848第四

28、十八页，讲稿共六十八页哦 由图知：对应相同的由图知：对应相同的由图知：对应相同的由图知：对应相同的=1 12 2，当当当当R RL L R R RLSLS时，呈非线性（电压饱和），在检测电路中往往希望线性。时，呈非线性（电压饱和），在检测电路中往往希望线性。时，呈非线性（电压饱和），在检测电路中往往希望线性。时，呈非线性（电压饱和），在检测电路中往往希望线性。（2）RL的影响的影响4949第四十九页，讲稿共六十八页哦VPIV/I/PRLoRLs（c）在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率的在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率的在同一入射光通量下，负载电阻对

29、光电池输出电压、电流、功率的在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率的影响曲线如图所示影响曲线如图所示影响曲线如图所示影响曲线如图所示 5050第五十页，讲稿共六十八页哦（c）（a a）短路或线性电流放大（）短路或线性电流放大（）短路或线性电流放大（）短路或线性电流放大（R RL L=0=0）电流变换状态，负载输出光电流最大；电流变换状态，负载输出光电流最大；电流变换状态，负载输出光电流最大；电流变换状态，负载输出光电流最大；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；与入射光通量有与入射光通量

30、有与入射光通量有与入射光通量有良好的线性关系良好的线性关系良好的线性关系良好的线性关系；短路状态下器件噪声电流较低，信噪比改短路状态下器件噪声电流较低，信噪比改短路状态下器件噪声电流较低，信噪比改短路状态下器件噪声电流较低，信噪比改善，最适用于弱光信号的检测。善，最适用于弱光信号的检测。善，最适用于弱光信号的检测。善，最适用于弱光信号的检测。三种工作状态：三种工作状态：三种工作状态：三种工作状态：5151第五十一页，讲稿共六十八页哦当当有有则：则：则：则：（b b）空载电压输出（）空载电压输出（）空载电压输出（）空载电压输出（I=0I=0）利用上式，可在已知利用上式，可在已知利用上式，可在已知

31、利用上式，可在已知、V V V Vococococ时，计时，计时，计时，计算另一算另一算另一算另一下的下的下的下的 V V V Vococococ 相减相减5252第五十二页，讲稿共六十八页哦在第三区域可得到与输入光通量在第三区域可得到与输入光通量在第三区域可得到与输入光通量在第三区域可得到与输入光通量近似成正比的信号电压。近似成正比的信号电压。近似成正比的信号电压。近似成正比的信号电压。增大负载电阻有助于提高电压，增大负载电阻有助于提高电压，增大负载电阻有助于提高电压，增大负载电阻有助于提高电压，但却引起输出信号的非线性畸变。但却引起输出信号的非线性畸变。但却引起输出信号的非线性畸变。但却引

32、起输出信号的非线性畸变。因此需确定负载电阻的临界值。因此需确定负载电阻的临界值。因此需确定负载电阻的临界值。因此需确定负载电阻的临界值。（C C）线性电压输出）线性电压输出）线性电压输出）线性电压输出5353第五十三页，讲稿共六十八页哦图解法计算临界电阻图解法计算临界电阻图解法计算临界电阻图解法计算临界电阻RLSLS 由给定的由给定的maxmax，取取 与伏安特性曲线交于与伏安特性曲线交于与伏安特性曲线交于与伏安特性曲线交于S S S S点，得到临界负载点，得到临界负载点，得到临界负载点，得到临界负载R R R RLSLSLSLS,即临界电阻即临界电阻即临界电阻即临界电阻R R R RLSLS

33、LSLS上的上的上的上的V V V Vs s s s为为为为max对应的输出电压变化为：对应的输出电压变化为：对应的输出电压变化为：对应的输出电压变化为：IP5454第五十四页，讲稿共六十八页哦综上所述，线性区工作分两种情况：综上所述，线性区工作分两种情况：综上所述，线性区工作分两种情况：综上所述，线性区工作分两种情况：电流放大：电流放大：要求要求R RL L与后级放大器的输入阻抗尽量小，使负与后级放大器的输入阻抗尽量小，使负与后级放大器的输入阻抗尽量小，使负与后级放大器的输入阻抗尽量小，使负载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。载线靠近电流轴以得到最大的电流

34、输出。载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。输出电流变为输出电流变为输出电流变为输出电流变为I ISCSC和和和和有良好的线性关系有良好的线性关系有良好的线性关系有良好的线性关系 电电压压放放大大：在在在在保保保保持持持持良良良良好好好好线线线线性性性性情情情情况况况况下下下下，有有有有最最最最大大大大的的的的电电电电压压压压输输输输出出出出，负负负负载载载载线线线线可可可可接接接接近近近近临临临临界界界界负负负负载载载载线线线线，则则则则输输输输出出出出电电电电压压压压为为为为:5555第五十五页，讲稿共六十八页哦例例例例:光光光光电电电电池池池池在在在在光光光光照照照照度度度度为为为为100

35、lx100lx时时时时，开开开开路路路路电电电电压压压压为为为为V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCSC=80=80A A。求求求求在在在在由由由由50lx50lx增增增增加加加加到到到到200lx200lx时时时时，为为为为保保保保证证证证线线线线性性性性输输输输出出出出所所所所需需需需最最最最佳佳佳佳负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻值值值值和和和和输出电压变化量。输出电压变化量。输出电压变化量。输出电压变化量。思考题5656第五十六页，讲稿共六十八页哦例例:光光电电池池在在光光照照度度为为100lx100lx时时，开开路路电电压压为为V VOCOC=180mV,=180mV

36、,I ISCSC=80=80A A。求求在在由由50lx50lx增增加加到到200lx200lx时时，为为保保证证线线性性输输出出所所需需最最佳佳负负载载电电阻阻值值和和输输出电压变化量。出电压变化量。解：（解：（1 1）计算）计算200lx200lx下的开路电压下的开路电压 （2 2）计算线性区域内光电池的电流响应度）计算线性区域内光电池的电流响应度 （3 3）计算无偏压时最佳电阻和输出电压变化量）计算无偏压时最佳电阻和输出电压变化量 5757第五十七页，讲稿共六十八页哦补 充有反偏压的光电池电路有反偏压的光电池电路回路方程回路方程M5858第五十八页，讲稿共六十八页哦反偏反偏压输压输入入电

37、电路中通路中通过转过转折点折点M的的RL可以取得比可以取得比无反偏无反偏时时的的RL更大，更大，V的范的范围围也更大也更大，可见，可见，加反偏扩大了线性输出电压范围加反偏扩大了线性输出电压范围。5959第五十九页，讲稿共六十八页哦 例例例例:光光光光 电电电电 池池池池 在在在在 光光光光 照照照照 度度度度 为为为为100lx100lx时时时时，开开开开 路路路路 电电电电 压压压压 为为为为V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCSC=80=80A A。求求求求在在在在由由由由50lx50lx增增增增加加加加到到到到200lx200lx时时时时，为为为为保保保保证证证证线线线线

38、性性性性输输输输出出出出所所所所需需需需最最最最佳佳佳佳负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻值值值值和和和和输输输输出出出出电电电电压压压压变变变变化化化化量量量量。若若若若加加加加有有有有反反反反偏偏偏偏压压压压VbVb0.3V0.3V，允允允允许许许许选选选选用用用用的的的的负载电负载电负载电负载电阻阻阻阻R RL L？输输输输出出出出电压电压电压电压 V=?V=?6060第六十页，讲稿共六十八页哦例例例例:光光光光电电电电池池池池在在在在光光光光照照照照度度度度为为为为100lx100lx时时时时，开开开开路路路路电电电电压压压压为为为为V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCS

39、C=80=80A A。求求求求在在在在由由由由50lx50lx增增增增加加加加到到到到200lx200lx时时时时，为为为为保保保保证证证证线线线线性性性性输输输输出出出出所所所所需需需需最最最最佳佳佳佳负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻值值值值和和和和输输输输出出出出电电电电压压压压变变变变化化化化量量量量。若若若若加加加加有有有有反反反反偏偏偏偏压压压压VbVb0.3V0.3V，允允允允许许许许选选选选用用用用的的的的负负负负载电载电载电载电阻阻阻阻RLRL？输输输输出出出出电压电压电压电压 V=?V=?6161第六十一页，讲稿共六十八页哦二二.光电池交流检测电路光电池交流检测电路 输输入光

40、照度入光照度为为：直流通路直流通路（1 1）根据直流通路确定静态工作点）根据直流通路确定静态工作点）根据直流通路确定静态工作点）根据直流通路确定静态工作点VI回路方程回路方程6262第六十二页，讲稿共六十八页哦静态工作点：通过原点作直流负载线，与静态工作点：通过原点作直流负载线，与静态工作点：通过原点作直流负载线，与静态工作点：通过原点作直流负载线，与E=EE=E0 0交点交点交点交点QQ，斜率，斜率，斜率，斜率 6363第六十三页，讲稿共六十八页哦（2 2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域交流通路交流通路6464第六十四页，讲稿共六十八页哦交流负载线：过交流负载线：过Q Q点，斜率点，斜

41、率与最大输入光功率与最大输入光功率E E0 0+E+Emm 对应的曲线相交于对应的曲线相交于MM点。点。MM点的电压点的电压V VMM应满足：应满足：V Vmm是与正弦输入光照度对应的输出电压峰值是与正弦输入光照度对应的输出电压峰值.6565第六十五页，讲稿共六十八页哦（3 3）计算负载）计算负载）计算负载）计算负载RL L上的输出电压上的输出电压上的输出电压上的输出电压V Vm、电流、电流、电流、电流I IL L和负载功率和负载功率P PL L由图可知由图可知由图可知由图可知:输出负载输出负载输出负载输出负载R R R RL L L L上的功率值上的功率值上的功率值上的功率值P P P PL

42、 L L L为为为为:6666第六十六页，讲稿共六十八页哦（4）计算最大功率输出时负载）计算最大功率输出时负载RL上的输出电压上的输出电压VLmax、电流电流ILm和负载功率和负载功率PLmax将将将将P PL L对对对对GGL L求微分，可得最大功率输出条件：求微分，可得最大功率输出条件：求微分，可得最大功率输出条件：求微分，可得最大功率输出条件：得最大功率输出时得最大功率输出时得最大功率输出时得最大功率输出时 :（有效值）（有效值）（有效值）（有效值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）6767第六十七页，讲稿共六十八页哦在在Q Q点处有点处有 ：比较上两式得：比较上两式得：或或 且根据图中关系：且根据图中关系：（5）计算最大功率输出时直流偏置电阻）计算最大功率输出时直流偏置电阻Rb06868第六十八页，讲稿共六十八页哦