基于STC89C516 單片機的數字光功率計設計
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0 引言
本文引用地址：http://www.j9360.com/article/173837.htm單片機應用于傳感器控制技術使得工業生產更加現代化，而在通信過程中，對傳感器的控制則尤為重要。對通信質量的檢測和判斷需要對數據更好的處理，數字光功率計是一種由單片機控制的、可測量光信號強弱的便攜式儀器，是科學實驗、光纖通信工程中一種不可缺少的便攜式測量儀器。光功率計因能檢測出光纖信號源的功率，而被廣泛運用于實際光纖檢測實踐和科學實驗中，同時，光功率計還可以判斷光纖信號傳輸過程中的損耗與衰減。本文根據 InGaAs-PIN 高響應度的光電響應特性。經過 STC 89C 516RD+ 芯片處理，同時結合 LCD1602 顯示技術，設計出一種新型數字光功率計。
1 系統工作原理
數字光功率計的基本工作原理如圖 1 所示，它首先把傳輸過來的光信號投射在 InGaAs-PIN 光探測器的光敏面上以將其轉變為電流，再經過 I ／ V 變換電路和放大電路得到電壓信號。然后把這個信號送到低通濾波器進行濾波及響應度補償放大，以得到與功率值相對應的直流電壓，之后再將該電壓經 A ／ D 轉換，以得到表示功率大小的數字量，最后通過 CPU 進行數據處理和判斷后，將數據送入 LCD 顯示器進行功率顯示或指示。
2 光電轉換
InGaAs-PIN 是一種低噪聲、高響應度的光電檢測器，具有較高的測量靈敏度。當 InGaA8-PIN 管接收光輸入后，由于價帶中電子吸收了光子而躍遷到導帶，因而可產生一個電子 - 空穴對。該電子 - 空穴對若在耗盡區產生，那么，在自建電場 (PI 管一般采用零偏壓 ) 的作用下，電子將向 N 區漂移，空穴向 P 區漂移，從而產生與輸入光功率成正比的電流信號。 InGaAs-PIN 的光響應度可達 0.8 ，波長范圍為 1.3 ～ 1.6 μ m 。事實上，基于暗電流、上升時間、帶寬、偏置電壓等綜合考慮， InGaAs-PIN 無疑是一種很好的選擇。因為在實際設計中，往往都需要測試光電二極管的響應度，只有測量并進行數據處理，才能得到每個光電二極管響的應度參數，從而減小數據誤差。
3 放大電路的設計
系統中的前置放大器應是低噪聲放大器，它的噪聲對光功率計的精度影響很大。前放的噪聲取決于放大器的類型，目前有三種類型的前放可供選擇。主放大器一般是多級放大器，其作用是提供足夠的增益，一般都通過它實現自動增益控制 (AGC) 。圖 2 是利用 CD4051 來作為一個單刀八擲開關對放大電路進行放大設置的電路圖。該系統通過軟件控制使小信號得到較大地放大，而使大信號得到較小的放大，從而滿足模數轉換器的輸入電壓要求。主放大器和 AGC 可決定光功率計的測試范圍。從而通過對電壓的處理來實現功率的測量。電流經過運放以后可轉變成電壓，其信號關系為： V=RI 。最后通過 ADC0809 轉換成數字信號送入單片機進行處理。
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