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第二節(jié)光電元件的基本應(yīng)用電路一、光敏電阻基本應(yīng)用電路圖a中,當(dāng)無光照時,光敏電阻RΦ很大,IΦ在RL上的壓降Uo很小。隨著入射光增大,RΦ減小,Uo隨之增大。圖中,入射光增大,Uo反而減小。a)Uo與光照變化趨勢相同的電路b)Uo與光照變化趨勢相反的電路回目錄二、光敏二極管的應(yīng)用電路光敏二極管在應(yīng)用電路中必須反向偏置。利用施密特反相器可將光敏二極管的輸出電壓轉(zhuǎn)換成TTL電平。Ui=5V-URL=5V-
IΦRL例:用反相器來得到較大負載能力的電路見左下圖,光電特性見右下圖,RL=10kΩ,求:74HC04的輸出穩(wěn)定地跳變?yōu)楦唠娖綍r的光照度閾值。解:在VDD=5V時,查74HC04的典型輸入低電平ViL=2.1V,典型輸入高電平ViH=2.4V。當(dāng)74HC04的輸入低于2.1V后,輸出才能穩(wěn)定地跳變?yōu)楦唠娖?4.9V),此時輸入回路流過RL的電流為:IΦ=ViL/RL=(5-2.1)V/10kΩ=0.29mA,查右上圖,得此時的光照度約為2900lx,約為陰天室外照度。光敏晶體管光敏二極管三、光敏晶體管應(yīng)用電路a)射極輸出電路b)集電極輸出電路光敏晶體管的輸出狀態(tài)比較電路形式無光照時強光照時晶體管狀態(tài)ICUo晶體管狀態(tài)ICUo射極輸出截止00(低電平)飽和(VCC-0.3)/RLVCC-UCES(高電平)集電極輸出截止0VCC(高電平)飽和(VCC-0.3)/RLUCES(0.3V低電平)例:光控繼電器電路如下圖,1)分析工作過程;
2)若VCC=12V,中間繼電器KA的驅(qū)動線圈阻值RKA=100Ω,額定動作電流為80mA。設(shè)V2的β足夠大,求:在強光照時,流過中間繼電器KA的電流,以及繼電器的狀態(tài)。晶體管V2截止的瞬間,有電流通過反向接法的“續(xù)流二極管”VD,減小了V2的對地過電壓。解:
1)當(dāng)無光照時,V1截止,IB=0,V2也截止,繼電器KA處于失電(釋放)狀態(tài)。
當(dāng)有強光照時,V1產(chǎn)生較大的光電流IΦ,IΦ一部分流過下偏流電阻RB2(起穩(wěn)定工作點作用),另一部分流經(jīng)RB1及V2的發(fā)射結(jié)。當(dāng)IB>IBS(IBS=ICS/β)時,V2飽和,產(chǎn)生較大的集電極飽和電流ICS(與IB基本無關(guān)),ICS=(VCC-0.3V)/RKA。若ICS大于繼電器KA的額定動作距離,則KA吸合。
思考:若將V1與RB2的位置上下對調(diào),其結(jié)果如何?.2)由于β足夠大,在強光照時,IΦ較大,流過V2集電極的電流與β以及基極電流IB基本無關(guān),ICES≈(12-0.3V)/0.1kΩ=117mA>KA的動作電流(80mA),所以KA可靠動作(吸合)。RKA=100Ω80501N40023DU1kΩ10kΩ12V四、光電池的應(yīng)用電路
——光電池短路電流測量電路
I/U轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓Uo與光電流IΦ成正比。若光電池用于微光測量時,IΦ可能較小,則應(yīng)增加二級放大電路,并在第二級使用電位器RP微調(diào)總的放大倍數(shù)。
例:設(shè)某光電池的面積A=10mm2,輸出特性如下圖所示,Rf=100kΩ,R21=10kΩ,R22=300kΩ,RRP=50kΩ
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