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基于STC89C516 单片机的数字光功率计设计

作者:时间:2009-03-25来源:网络收藏

0 引言

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

应用于传感器控制技术使得工业生产更加现代化,而在通信过程中,对传感器的控制则尤为重要。对通信质量的检测和判断需要对数据更好的处理,是一种由控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器,是科学实验、光纤通信工程中一种不可缺少的便携式测量仪器。因能检测出光纤信号源的功率,而被广泛运用于实际光纤检测实践和科学实验中,同时,还可以判断光纤信号传输过程中的损耗与衰减。本文根据 InGaAs-PIN 高响应度的光电响应特性。经过 STC 89C 516RD+ 芯片处理,同时结合 LCD1602 显示技术,出一种新型光功率计。

1 系统工作原理

光功率计的基本工作原理如图 1 所示,它首先把传输过来的光信号投射在 InGaAs-PIN 光探测器的光敏面上以将其转变为电流,再经过 I / V 变换电路和放大电路得到电压信号。然后把这个信号送到低通滤波器进行滤波及响应度补偿放大,以得到与功率值相对应的直流电压,之后再将该电压经 A / D 转换,以得到表示功率大小的数字量,最后通过 CPU 进行数据处理和判断后,将数据送入 LCD 显示器进行功率显示或指示。

2 光电转换
InGaAs-PIN 是一种低噪声、高响应度的光电检测器,具有较高的测量灵敏度。当 InGaA8-PIN 管接收光输入后,由于价带中电子吸收了光子而跃迁到导带,因而可产生一个电子 - 空穴对。该电子 - 空穴对若在耗尽区产生,那么,在自建电场 (PI 管一般采用零偏压 ) 的作用下,电子将向 N 区漂移,空穴向 P 区漂移,从而产生与输入光功率成正比的电流信号。 InGaAs-PIN 的光响应度可达 0.8 ,波长范围为 1.3 ~ 1.6 μ m 。事实上,暗电流、上升时间、带宽、偏置电压等综合考虑, InGaAs-PIN 无疑是一种很好的选择。因为在实际中,往往都需要测试光电二极管的响应度,只有测量并进行数据处理,才能得到每个光电二极管响的应度参数,从而减小数据误差。
3 放大电路的
系统中的前置放大器应是低噪声放大器,它的噪声对光功率计的精度影响很大。前放的噪声取决于放大器的类型,目前有三种类型的前放可供选择。主放大器一般是多级放大器,其作用是提供足够的增益,一般都通过它实现自动增益控制 (AGC) 。图 2 是利用 CD4051 来作为一个单刀八掷开关对放大电路进行放大设置的电路图。该系统通过软件控制使小信号得到较大地放大,而使大信号得到较小的放大,从而满足模数转换器的输入电压要求。主放大器和 AGC 可决定光功率计的测试范围。从而通过对电压的处理来实现功率的测量。电流经过运放以后可转变成电压,其信号关系为: V=RI 。最后通过 ADC0809 转换成数字信号送入进行处理。


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