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1、2.3 光敏电阻的变换电路光敏电阻的变换电路2.3.1 基本偏置电路 在某照度Ev下，光敏电阻的阻值为R，电导为g，流过偏置电阻RL的电流为IL 用微变量表示 而，dR=d(1/g)=(-1/g )dg2 dg=S dEv 因此 1设iL=dIL，ev=dEv，则 加在光敏电阻上的电压为R与RL对电压Ubb的分压，即UR=R/(R+RL) Ubb，光电流的微变量为 可得 偏置电阻RL两端的输出电压为 电路参数确定后，输出电压与弱辐照量（ev）成线性关系。 22.3.2 恒流电路恒流电路 简单偏置电路中，当RLR时，流过光敏电阻的电流基本不变，称为恒流电路。光敏电阻自身的阻值已经很高，再满足恒流
2、偏置的条件难以满足电路输出阻抗的要求，为此，引入如图2-13所示晶体管恒流偏置电路。 稳压管DW将晶体三极管基极电压稳定，即UB=UW，流过晶体三极管发射极的电流Ie 为 3在晶体管恒流偏置电路中输出电压Uo为 求微分得 将 代入得 或 显然，恒流偏置电路的电压灵敏度SV为 42.3.3 恒压电路恒压电路 利用晶体三极管很容易构成光敏电阻的恒压偏置电路。如图2-14所示为典型的光敏电阻恒压偏置电路。 光敏电阻在恒压偏置电路的情况下输出的电流IP与处于放大状态的三极管发射极电流Ie近似相等。 恒压偏置电路的输出电压为 取微分，则得到输出电压的变化量为 dUo=RcdIc=RcdIe= RcSgU
3、wd 52.3.4 例题例题 例2-1 在如图2-13所示的恒流偏置电路中，已知电源电压为12V，Rb为820，Re为3.3k，三极管的放大倍率不小于80，稳压二极管的输出电压为4 V，光照度为40lx时输出电压为6V，80 lx时为8V。（设光敏电阻在30到100lx之间的值不变） 试求：（1）输出电压为7伏的照度为多少勒克司？（2）该电路的电压灵敏度（V/ lx）。 解： 根据已知条件，流过稳压管DW的电流6满足稳压二极管的工作条件 （1）根据题目给的条件，可得到不同光照下光敏电阻的阻值 将Re1与Re2值代入值计算公式，得到光照度在4080lx间的值 输出为7V时光敏电阻的阻值应为 7此
4、时的光照度可由值计算公式获得 E3=54.45（lx） （2）电路的电压灵敏度SV 8 例例2-2 在如图2-14所示的恒压偏置电路中，已知DW为2CW12型稳压二极管，其稳定电压值为6V，设Rb=1k，RC=510, 三极管的电流放大倍率不小于80，电源电压Ubb=12V，当CdS光敏电阻光敏面上的照度为150lx时恒压偏置电路的输出电压为11V，照度为300lx时输出电压为8V，试计算输出电压为9V时的照度（设光敏电阻在100500lx间的值不变）为多少lx？ 照度到500lx时的输出电压为多少？ 解解：分析电路可知，流过稳压二极管的电流满足2CW12的稳定工作条件，三极管的基极被稳定在6
5、V。 设光照度为150lx时的输出电流为I1，与光敏电阻的阻值R1，则 9同样,照度为300lx时流过光敏电阻的电流I2与电阻R2为R2=680 光敏电阻在500到100lx间的值不变，其值应为 输出电压为9V，设流过光敏电阻的电流为I3，阻值为R3，则 R3=900 10代入值的计算公式便可以计算出输出电压为9V时的入射照度E3E3=196(lx) 由值的计算公式可以找到500lx时的阻值R4，R4=214； 故，三极管的输出电流I4为 I4=24.7(mA)而此时的输出电压UO为 UO=UbbI4R4=6.7(V)即，在500lx的照度下恒压偏置电路的输出电压为6.7V。 112.4 光敏
6、光敏电阻的阻的应用用实例例 2.4.1 照明灯的光照明灯的光电控制控制电路路 如图2-15所示为一种最简单的由光敏电阻作光电敏感器件的照明灯光电自动控制电路。 它由它由3部分构成部分构成 半波整流滤波电路 测光与控制的电路 执行电路 设使照明灯点亮的光照度为EV 12继电器绕组的直流电阻为RJ，使继电器吸合的最小电流为Imin，光敏电阻的光电导灵敏度为Sg，暗电导go=0，则 显然，这种最简单的光电控制电路还有很多缺点，还需要改进。在实际应用中常常要附加其他电路，如楼道照明灯常配加声控开关或微波等接近开关使灯在有人活动时照明灯才被点亮；路灯光电控制器则要增加防止闪电光辐射或人为的光源（如手电灯
7、光等）对控制电路的干扰措施。 132.4.2 2.4.2 火焰探测报警器火焰探测报警器 图2-16为采用光敏电阻探测元件的火焰探测报警器电路图。PbS光敏电阻暗电阻的阻值为1M，亮电阻值为0.2M(幅照度1mw/cm2下测试)，峰值响应波长为2.2m，恰为火焰的峰值辐射光谱。 142.4.3 照相机照相机电子快子快门 图2-17所示为利用光敏电阻构成的照相机自动曝光控制电路，也称为照相机电子快门。 电子快门常用于电子程序快门的照相机，其中测光器件采用与人眼光谱响应接近的硫化镉光敏电阻。照相机曝光控制电路由光敏电阻R、开关K和电容C构成，时间检出电路，三极管T构成驱动放大电路，电磁铁M带动的开门
8、叶片等组成。 15 在初始状态，开关K处于如图所示的位置，电压比较器的正输入端的电位为R1与RW1分电源电压Ubb所得的阈值电压Vth（一般为11.5V），而电压比较器的负输入端的电位VR近似为电源电位Ubb，显然电压比较器负输入端的电位高于正输入端的电位，比较器输出为低电平，三极管截止，电磁铁不吸合，开门叶片闭合。 按动快门的按钮，开关K与光敏电阻R及RW2构成的测光与充电电路接通，电容C两端的电压UC为0，电压比较器的负输入端的电位低于正输入端而使输出为高电平，三极管T导通，电磁铁将带动快门的叶片打开快门，照相机开始曝光。 快门打开的同时，电源Ubb通过电位器RW2与光敏电阻R向电容C充电
9、，且充电的速度取决于景物的照度，景物照度愈高光敏电阻R的阻值愈低，充电速度愈快。VR的变化规律可由电容C的充电规律得到 16 VR=Ubb1exp(t/) 式中为电路的时间常数 =（RW2+R）C 光敏电阻的阻值R与入射的光照度EV有关 当电容C两端的电压UC充电到一定的电位（VRVth）时，电压比较器的输出电压将由高变低，三极管T截止而使电磁铁断电，快门叶片又重新关闭。 快门的开启时间t可由下式推出 t =（RW2+R）C ln Ubb/ Vth 17第第2章思考题与习题解题思路章思考题与习题解题思路2.1 理解光电导器件在微弱辐射作用下的“灵敏度”与“时间响应”特性。“灵敏度”与“时间响应
10、”的矛盾是很多光电器件共有的，在应用时可以根据需要重点选择。2.2 主要考虑光敏电阻的前历效应。2.3 尽量减小光敏电阻的极间距离。2.4 关键是利用的计算公式进行求解。2.5 3lx情况下可以按微弱辐射计算，利用的计算公式进行求解。2.6 还是要利用的计算公式求解。2.7 该题依据功率计算公式进行求解。2.8 练习恒流偏置电路的解题方法。2.9此题是设计题，训练你的设计能力，要根据恒压偏置电路的特点进行设计。182.10 先在图2-16中找出恒压偏置电路，然后根据电路进行求解。2.11 依据公式t =（RW2+R）C ln Ubb/ Vth进行求解，这里的R为光敏电阻在1lx下的阻值。2.12 可以，带来的好处为易于实现数字化。19
