光电电路设计与应用2.1基础知识概述.ppt

安徽科技学院 物理电子系 一、基本概念与原理 第二章 基础知识 第一节 概述 1、频率与周期 频率：交变电流在单位时间内完成周期性变化的次数，常用f或v表示，单位为赫兹(Hz)。 周期：交变电流完成一次完整的变化所需要的时间叫做周期，常用T表示。周期的单位是秒（s）,也常用毫秒（ms）或微秒（us）做单位。如图所示为一个正弦波的周期T。 2、占空比 在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。即高电平所占周期时间与整个周期时间的比值，如图所示。 3、增益 反映了放大电路在输入信号控制下，将供电电源能量转换为信号能量的能力。在放大电路中可分为电压增益、电流增益、互阻增益、互导增益等。表示相应电路参数的放大倍数,以相应的输出值同相应的输入值的比值的常用对数表示,单位为分贝(dB)。 如图所示 电压增益Av=20lg(Vout/Vin)。 4、频率响应 实际的放大电路中，总是存在一些电抗性元件，如电容、电感、电子器件的极间电容以及接线电容与接线电感等。因此，放大电路的输出和输入之间的关系必然和信号频率有关。放大电路的频率响应：是指在输入正弦信号情况下，输出随频率连续变化的稳态响应。 4、频率响应 5、带宽 一般把幅频响应的高、低两个半功率点间的频率差定义为放大电路的带宽。 半功率点是指在输入信号幅值保持不变条件下，增益下降3dB的频率点，其输出功率约等于最高功率的一半。 6、锁相 锁相环(PLL: Phase-locked loops)是一种利用反馈控制原理实现的频率及相位的同步技术，其作用是将电路输出的时钟与其外部的参考时钟保持同步。当参考时钟的频率或相位发生改变时，锁相环会检测到这种变化，并且通过其内部的反馈系统来调节输出频率，直到两者重新同步，这种同步又称为“锁相”。 二、常用元器件介绍 常用器件主要有电阻、电容、电位器、三极管、二极管、集成电路、发光器件、光电器件、电源器件等。 1、电阻 导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻。 1、电阻 1、电阻 ②数字法 1、电阻 1、电阻 （3）电阻的主要参数 1、电阻 （3）电阻的主要参数 2、电容 电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量，叫做电容器的电容。电容从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质。电容的用途较广，是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。 主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。电容的符号是C。 2、电容 在国际单位制里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是： 1法拉(F)= 1000毫法(mF)＝1000000微法(μF) 1微法(μF)=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)。 2、电容-电容的分类 ①按照材料可分为纸介电容器、有机薄膜电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容器、云母电容器、电解电容器等。 电解电容器包括铝电解电容器和钽电解电容。 其中瓷介电容器和铝电解电容器应用最为普遍。 ②按容值特性又可分为固定值电容和可变电容。可变电容器包括空气可变电容器、固体介质可变电容器和微调电容器，但可变电容器应用较少。 2、电容 2、电容 3、晶体二极管 （1）晶体二极管是由一个PN结、管壳、外引线等构成。普通晶体二极管图形符号如图所示： 3、晶体二极管 （2）常用的二极管 整流二极管：将交流电整流为直流电的二极管。 检波二级管：用于把叠加在高频载波上的低频信号检出来的器件。 开关二极管：在脉冲数字电路中，用于接通和关断电路的二极管。特点是反向回复时间短，能满足高频和超高频应用的需要。 稳压二极管：利用PN结反向击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化的特点，达到稳压的目的。 3、晶体二极管 （2）常用的二极管 光电二极管：可把光照强弱转变成电信号。其中PN结硅光敏二极管是最简单、最具有代表性的光生伏特器件。 PIN型光敏二极管：为了提高PN结硅光敏二极管的时间响应，常采用在P区与N区之间生成I型层。 APD型雪崩光敏二极管：由于PIN管提高了PN结光敏二极管的时间响应，但未能提高器件的光电灵敏度，为了提高光敏二级管的灵敏度，设计了雪崩光敏二极管。 3、晶体二极管 4、晶体三极管 按材料分有两种：锗管和硅管。 每种又有NPN和PNP两种结构。 经常使用的是硅NPN和锗PNP型三极管。 两者除了电源极性不同外，工作原理相同。 5、场效应管 场效应管（FET）是电压控制器件。用输入电压控制输出电流的变化。 6、光电三极管 光电三极管是在光电二极管的基础上发展起来的光电器件，它本身具有放大功能。 目前的光电三极管是采用硅材料制作而成