光发射与光接收电路设计

一、设计题目数字信号发生和数字光发射/光接收电路设计二、设计要求本设计要求对数字光信号进行发射和接收两部分的设计。要求发射电路能达到一定的信噪比，并要求发射信号有较高的消光比（大于 50%）。整个电路工作在 2MHz 的频率左右，要求系统有较好的幅频响应。三、分析设计 工作原理：数字信号 0、1，对应的电信号为高电平和低电平，可通过 LED 将电信号转换成光信号，将信号发出，数字信号体现在光强度的强弱变化上，完成数字光信号的发射。接收端可用 PIN 将光信号转换成电信号，由于转换成的电信号幅度较小，所以接收端应该做成一个放大电路，将有用的电信号提取放大，完成光信号的接收。数字信号的产生可由信号发生器产生，即可产生 0、1 数字信号。接受端检测信号用示波器显示。 模块分解： 1.发射电路：（其中 R3 代替 LED） 2.接收电路：（V1 为模拟 PIN，R5 上的信号输出，为最终观察信号） 功能设计： 发射电路通过信号源输入数字信号，信号到达 LED，通过 LED 完成电光转换，把数字电信号转换为光信号，而光的强弱分别表示数字信号的 1、0；接受电路通过 PIN 将发射电路产生的光信号接受，并且将其转换为数字电信号，随后经过接受电路的放大部分将有用的数字信号提取放大，并在示波器上显示出来。其中数字信号频率要求在 2M 左右。 元件参数： 1.信号发生器； 2.示波器； 3.直流电源； 4.面包版； 5.三极管（9018 2 只）； 6.电阻若干； 7.电容若干； 8.导线若干； 9.LED； 10.PIN。四、实验调试1、光信号发射电路部分： 图 1 为数字光信号的发射电路。从图中可知，信号源用的是峰峰值为 1V 频率为 2MHz 的矩形波。电阻 R5 为三极管的 b 极加偏置，使三极管工作在合适的区域内。R6 代替 LED 进行仿真实验，R3 分直流入地，使得 R6 上的直流重量不要太高，从而达到较好的消光比。电容 C2 要求相当小用以滤除电路中的高频成分。这个电路仿真下来的波形如图 2 所示图中绿色波形为输出信号，红色波形是参考的输入信号。由图 2 可以看出信号幅度和频率基本没什么变化，消光比大约在 50%左右。由图又可以看出经过 LED 的直流电流约为 110mV 左右，符合要求。 图 1图 22、光信号接收电路部分接收部分同样用三极管搭建电路，如图 3 所示。由于 PIN 的输出信号相当弱，所以我们用一个 5mV 的电压源代替，信号仍然近似为 2MHz 的矩形波。电容 C1、C4 用...