光电元件的基本应用电路(精)

第二节光电元件的基本应用电路一、光敏电阻基本应用电路图a中，当无光照时，光敏电阻RΦ很大，IΦ在RL上的压降Uo很小。随着入射光增大，RΦ减小，Uo随之增大。图中，入射光增大，Uo反而减小。a）Uo与光照变化趋势相同的电路b）Uo与光照变化趋势相反的电路回目录二、光敏二极管的应用电路光敏二极管在应用电路中必须反向偏置。利用施密特反相器可将光敏二极管的输出电压转换成TTL电平。Ui=5V-URL=5V-IΦRL例：用反相器来得到较大负载能力的电路见左下图,光电特性见右下图,RL=10kΩ,求:74HC04的输出稳定地跳变为高电平时的光照度阈值。解：在VDD=5V时,查74HC04的典型输入低电平ViL=2.1V,典型输入高电平ViH=2.4V。当74HC04的输入低于2.1V后，输出才能稳定地跳变为高电平(4.9V),此时输入回路流过RL的电流为：IΦ=ViL/RL=(5-2.1)V/10kΩ=0.29mA,查右上图,得此时的光照度约为2900lx,约为阴天室外照度。三、光敏晶体管应用电路a）射极输出电路b）集电极输出电路光敏晶体管的输出状态比较电路形式无光照时强光照时晶体管状态ICUo晶体管状态ICUo射极输出截止00（低电平）饱和(VCC-0.３)/RLVCC-UCES(高电平)集电极输出截止0VCC（高电平）饱和(VCC-0.３)/RLUCES(0.3V低电平)例：光控继电器电路如下图,1)分析工作过程；2)若VCC=12V，中间继电器KA的驱动线圈阻值RKA=100Ω，额定动作电流为80mA。设V2的β足够大，求：在强光照时，流过中间继电器KA的电流，以及继电器的状态。晶体管V2截止的瞬间，有电流通过反向接法的“续流二极管”VD，减小了V2的对地过电压。解：1）当无光照时，V1截止，IB=0，V2也截止，继电器KA处于失电（释放）状态。当有强光照时，V1产生较大的光电流IΦ，IΦ一部分流过下偏流电阻RB2（起稳定工作点作用），另一部分流经RB1及V2的发射结。当IBIBS(IBS=ICS/β)时，V2饱和，产生较大的集电极饱和电流ICS（与IB基本无关），ICS=(VCC－0.3V)/RKA。若ICS大于继电器KA的额定动作距离，则KA吸合。思考：若将V1与RB2的位置上下对调，其结果如何？.2）由于β足够大，在强光照时，IΦ较大，流过V2集电极的电流与β以及基极电流IB基本无关，ICES≈(12-0.3V)/0.1kΩ=117mA＞KA的动作电流（80mA），所以KA可靠动作（吸合）。RKA=100Ω80501N40023DU1kΩ10kΩ12V四、光电池的应用电路——光电池短路电流测量电路I/U转换电路的输出电压Uo与光电流IΦ成正比。若光电池用于微光测量时，IΦ可能较小，则应增加二级放大电路，并在第二级使用电位器RP微调总的放大倍数。例：设某光电池的面积A=10mm2，输出特性如下图所示，Rf=100kΩ，R21=10kΩ，R22=300kΩ，RRP=50kΩ（标称值），E=10lx，求：Uo2的调节范围。.OP07解：.22(80μA/mm)10lx10mm0.8μA10000lxIKAUo1=-IΦRΦ=-0.8μA×0.1MΩ=-0.08V=80mVf222RPo2maxo1o12121300k50k(0.08V)=2.8V10kRRRUUURR22o2mino121300k(0.08V)=2.4V10kRUUR