采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析

零偏和负偏时光电流与输入光信号关系。记录数据并在同一张方格纸上作图，比较硅光电池在零偏和负偏时两条曲线关系，如图2.5（a）和图2.5（b）。

表2.1 硅光电池零偏和负偏时光电流与输入光信号的值

输入光信号（mA） 0 3 6 9 12 15 18 零偏 输出电压（mV） 负偏 输出电压（mV） 0.0 7.9 20.3 33.1 46.1 59.2 72.2 3 6 9 12 15 18 输入光信号（mA） 0 0.0 7.9 20.3 33.3 46.6 59.9 73.2

图2.5（a） 硅光电池零偏时光电流与输入信号的关系

图2.5（b） 硅光电池负偏时光电流与输入光信号的关系

2.2.2 硅光电池输出接恒定负载时产生的光伏电压与输入光信号的关系

将功能转换开关打到“负载”处，将硅光电池输出端连接恒定负

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采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析

载电阻和数显电压表，从0~20mA调节发光二极管静态驱动电流，实验测定光电池输出电压随输入光强度变化的关系曲线，如图2.6（a）和图2.6（b）。

表2.2 硅光电池输出接恒定负载时（R=1KΩ）产生的光伏电压与输入光信号值 输入光强（mA） 输出电压（mV）

表2.3 输入光信号为16mA时，电压随电阻变化关系数据记录 电阻（Ω） 电阻（Ω）

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图2.6（a）硅光电池接恒定负载时产生电压与输入信号的关系 图2.6（b）输入光信号为16mV时，电压随电阻变化的关系

R=1KΩ U=16mV 100 500 9.0 58.8 1000 1500 2000 2500 3000 17.2 63.1 24.7 67.2 31.5 71.0 37.8 74.6 43.7 78.0 0.0 10.4 22.2 34．2 46.4 58.6 70.7 82.4 95.2 107.5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 电压（mV） 1.9 电压（mV） 54.1 4000 4500 5000 5500 6000 7000 8000 采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析

3 电路的设计方案

3.1 电路的设计要求

本电路的目的是实现对光照的采样分析，所以采用硅光电池实现光照度计电路的设计要求主要有以下几点：

1、 硅光电池采用零偏工作方式作为输入回路；

2、电平转换电路采用零点漂移可调的运算放大器； 3、光的强度显示采用串联LED显示方式； 4、直流工作电源采用正、负双电源供电方式。

3.2 电路的方框图

双电源 采样电路 放大电路 电平转换 LED 电位显示

图3.1 采用硅光电池实现光照度计电路方框图

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采用硅光电池实现光照度计电路设计和分析

3.3 电路的原理图

图3.2 采用硅光电池实现光照度计电路原理图

3.4 电路的工作过程

首先，硅光电池受光的影响产生电流，经过并联采样电阻R2产生电压信号，此电压信号进入运算放大器的同相端进行放大；经过100倍放大后产生伏级的电压输出信号，即电平输出信号。

其次将电平输出信号经电平分配电阻产生串联式式LED的各自工作电压，以驱动LED，并按电位大小依次点亮LED发光。点亮串联LED的多少，由光的强弱来决定。

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