光电探测器的偏置电路.pptx

1 14.1.1 探测器伏安特性回顾及基本概念探测器伏安特性回顾及基本概念4.1.2 可变电阻型探测器的偏置和设计可变电阻型探测器的偏置和设计4.1.3 恒流源型探测器的偏置和设计恒流源型探测器的偏置和设计 4.1.4 光生电势型探测器的偏置和设计光生电势型探测器的偏置和设计4.1 光电探测器的偏置电路光电探测器的偏置电路2 24.1.1 探测器的伏安特性回顾及基本探测器的伏安特性回顾及基本概念3 3可变电阻型可变电阻型 光生电势型光生电势型 恒流型恒流型PC器件器件电阻型热探测器电阻型热探测器（加偏置，不分正负）（加偏置，不分正负）PV器件，器件，PMT（加反向偏置）（加反向偏置）光电池光电池（不加偏置（不加偏置）一、探测器的伏安特性一、探测器的伏安特性4 41可变电阻型探测器的伏安特性可变电阻型探测器的伏安特性光电导探测器光电导探测器光电导探测器光电导探测器 （光敏电阻（光敏电阻（光敏电阻（光敏电阻 ）5 52恒流源型探测器的伏安特性恒流源型探测器的伏安特性（1 1）光电倍增管）光电倍增管）光电倍增管）光电倍增管阳极与末极倍增极间的电压阳极与末极倍增极间的电压/VI/A6 6（2）光伏探测器）光伏探测器 7 7（a）光电二极管）光电二极管8 8（b）光电三极管）光电三极管9 93光生电势型探测器的伏安特性光生电势型探测器的伏安特性光电池光电池1010静态：静态：静态：静态：当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓当电路没有输入信号时（对光信号而言指恒定的或缓慢变化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直慢变化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直慢变化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直慢变化的光信号），电路中各处的电压、电流都是不变的直流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作流，称为直流工作状态或静止状态，简称静态。在静态工作情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为静态工作点静态工作点静态工作点静态工作点。动态：动态：动态：动态：当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变当电路输入信号后，电路中各处的电压、电流处于变动状态，这时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多动状态，这时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多动状态，这时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多动状态，这时电路处于动态工作状态，简称动态。如在许多场合下，光电检测电路接受到的是随时间变化的瞬变信号或场合下，光电检测电路接受到的是随时间变化的瞬变信号或场合下，光电检测电路接受到的是随时间变化的瞬变信号或场合下，光电检测电路接受到的是随时间变化的瞬变信号或各种形式的调制光信号。在动态工作情况下，负载线和伏安各种形式的调制光信号。在动态工作情况下，负载线和伏安各种形式的调制光信号。在动态工作情况下，负载线和伏安各种形式的调制光信号。在动态工作情况下，负载线和伏安特性曲线的交点称为特性曲线的交点称为特性曲线的交点称为特性曲线的交点称为动态工作点动态工作点动态工作点动态工作点。1.1.静态和动态静态和动态二二.基本概念基本概念 1111 电路中直流信号和交流信号是同时存在的，为电路中直流信号和交流信号是同时存在的，为了分析研究方便，将两种信号对电路的作用分开讨了分析研究方便，将两种信号对电路的作用分开讨论，即分为直流通路和交流通路。论，即分为直流通路和交流通路。直流通路直流通路:在直流电源作用下直流电流流过的通路，在直流电源作用下直流电流流过的通路，即静态电流通路。主要用于求解静态工作点。即静态电流通路。主要用于求解静态工作点。直流通路的确定方法直流通路的确定方法:(a)将电容开路；将电容开路；(b)将电感短路，忽略内阻；将电感短路，忽略内阻；(c)信号源短路，保留内阻。信号源短路，保留内阻。2.2.直流和交流通路直流和交流通路 1212交流通路交流通路:在输入信号作用下交流电流流过的通路，在输入信号作用下交流电流流过的通路，即动态电流通路。主要用于确定电路的动态参数。即动态电流通路。主要用于确定电路的动态参数。交流通路的确定方法交流通路的确定方法:(a)将电容视为短路；将电容视为短路；(b)将电感视为开路；将电感视为开路；(c)将直流电源视为短路。将直流电源视为短路。(小内阻小内阻)信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。信号的不同分量可以分别在不同的通路中分析。在分析电路时，应遵循在分析电路时，应遵循“先静态，后动态先静态，后动态”的原则，的原则，求解静态工作点求解静态工作点Q时应用直流通路，求解动态参数时时应用直流通路，求解动态参数时应用交流通路，两种通路必须分清，不可混淆。应用交流通路，两种通路必须分清，不可混淆。1313RC耦合共射放大电路耦合共射放大电路开路开路开路开路RB+ECRCC1C2T直流通道直流通道RB+ECRC利用上述原则，阻容耦合共射放大电路的直、交流通路利用上述原则，阻容耦合共射放大电路的直、交流通路分别为分别为:1414对交流信号对交流信号(输入信号输入信号ui)短路短路短路短路置零置零RB+ECRCC1C2TRBRCRLuiuo交流通路交流通路15154.1.2 可变电阻型探测器的偏置和设计可变电阻型探测器的偏置和设计1616：探测器电阻：探测器电阻：偏置电阻（或负载电阻）：偏置电阻（或负载电阻）一、基本偏置的一、基本偏置的静态静态设计设计1.图解法图解法负载回路方程负载回路方程 伏安曲线伏安曲线 负载线负载线 伏安特性伏安特性（缓变辐射）（缓变辐射）（缓变辐射）（缓变辐射）17172.解析法解析法偏置电流偏置电流输出点电压输出点电压光敏电阻功耗光敏电阻功耗入射辐射变化时，偏置电阻入射辐射变化时，偏置电阻RL两端的输出信号电流、电两端的输出信号电流、电压变化为压变化为？电路参数确定后，输出信号变化与入射辐射量的变化成线性关系。电路参数确定后，输出信号变化与入射辐射量的变化成线性关系。1818设入射于光敏电阻的辐射为调制辐射正弦，RLRdipCdVL等效微变电路基本偏置电路二、基本偏置的动态设计二、基本偏置的动态设计1919输出的交流部分电流输出的交流部分电压交流负载线交流负载线2020检测微弱信号时需考虑器件的固有噪声：检测微弱信号时需考虑器件的固有噪声：热噪声、产生复合噪声及热噪声、产生复合噪声及/f噪声噪声光敏电阻若接收调制辐射，其噪声的等效电路如图所示ipingrintinfRLRdCd考虑噪声时的噪声等效电路21214.1.3 恒流源型探测器的偏置和设计恒流源型探测器的偏置和设计（光电二极管）（光电二极管）参考：孙培懋，光电技术 康华光，电子技术基础，第三版2222一一.静态静态（直流或缓慢变化辐射）（直流或缓慢变化辐射）（1）基本电路基本电路2323负载线的确定：负载线的确定：负载线的确定：负载线的确定：I I0 0，（N N点）；点）；点）；点）；V=0,V=0,（T T点）点）点）点）n负载线的斜率负载线的斜率：1/Rb。n当输入光通量由当输入光通量由当输入光通量由当输入光通量由0 0作作作作缓慢改变时，缓慢改变时，缓慢改变时，缓慢改变时，在负载电阻上在负载电阻上在负载电阻上在负载电阻上会产生会产生会产生会产生VV电压输出和电压输出和电压输出和电压输出和 I IQQ的电流信号输出。的电流信号输出。的电流信号输出。的电流信号输出。（2）确定静态工作点）确定静态工作点负载线和静态工作时所对负载线和静态工作时所对应的伏安特性曲线的交点应的伏安特性曲线的交点Q即为输入电路的静态工即为输入电路的静态工作点。作点。2424电路参数电路参数Rb对输出信号的影响对输出信号的影响由图可知：在一定偏压下，随由图可知：在一定偏压下，随Rb增大，输出信增大，输出信号电压范围变大，但过拐点号电压范围变大，但过拐点M M后，信号会产生后，信号会产生畸变。畸变。M（3）参数分析（）参数分析（Rb和和Vb）Rb影响影响 M2525 Rb值一定时，未过拐点值一定时，未过拐点M之前，之前，Vb增大使增大使输出信号电压线性改善。输出信号电压线性改善。Vb过大使功耗加过大使功耗加大，引起大，引起PD反向击穿。反向击穿。Vb影响 电路参数电路参数Vb对输出信号的影响对输出信号的影响M 2626 结论：结论：结论：结论：在利用图解法确定在利用图解法确定在利用图解法确定在利用图解法确定R Rb b和和和和V Vb b时，应根据输入时，应根据输入时，应根据输入时，应根据输入光通量的变化范围和输光通量的变化范围和输光通量的变化范围和输光通量的变化范围和输出信号的幅度要求，使出信号的幅度要求，使出信号的幅度要求，使出信号的幅度要求，使负载线稍高于拐点负载线稍高于拐点负载线稍高于拐点负载线稍高于拐点MM，并保证并保证并保证并保证V Vb b不大于最高工不大于最高工不大于最高工不大于最高工作电压作电压作电压作电压V Vmaxmax。M 2727例例1 用用2DU测测缓缓变变辐辐射射通通量量（静静态态）。已已知知2DU的的电电流流灵灵敏敏度度 ，在在测测光光范范围围中中最最大大辐辐射射通通量量100W,伏伏安安特特性性曲曲线线的的拐拐点点电电压压VM=10V，若若电电源源电电压压Vb=15V。要求负载线建立在线性区内。求：要求负载线建立在线性区内。求：（1）保证输出电压最大时的）保证输出电压最大时的Rbmax=?（2）辐射通量缓慢变化）辐射通量缓慢变化10W时，输出电时，输出电压的变化量压的变化量.思思 考考 题题2828解：依题画出如下简图解：依题画出如下简图(1).(1).为为保保证证2DU2DU工工作作于于线线性性区区且且 R Rb b最最大大，过过拐拐点点作作负负载载线线，则则:(2).(2).输出电压输出电压 :2929二、动态工作状态设计二、动态工作状态设计（动态工作点频率响应）动态工作点频率响应）1.输入电路动态工作点的计算输入电路动态工作点的计算 原则：先直流，再交流原则：先直流，再交流3030反偏压反偏压PDPD的交变光探测基本电路的交变光探测基本电路（1）根据直流通路确定静态工作点反偏压反偏压PDPD的交变光探测电路直流通路的交变光探测电路直流通路回路方程V3131 斜率为斜率为1/R1/Rb b的的直流负载线和照直流负载线和照度为度为E E0 0的伏安特的伏安特性曲线的交点确性曲线的交点确定静态工作点定静态工作点QQQ3232（2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域V反偏压反偏压PDPD的交变光探测基本电路的交变光探测基本电路反偏压反偏压PDPD的交变光探测电路交流通路的交变光探测电路交流通路在信号通频带范围内，耦合电容在信号通频带范围内，耦合电容C可以认为是短路。可以认为是短路。3333交流负载线与光照度交流负载线与光照度E=E0对应的伏安特性相交于对应的伏安特性相交于Q点。点。交流负载线斜率由交流负载线斜率由RL/Rb决定，同时为了充分利用器件的线性决定，同时为了充分利用器件的线性区间（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线区间（使输出信号最大），对应的交流负载线应通过特性曲线的转折点的转折点M。设光照度变化：设光照度变化：则光照度变化范围则光照度变化范围:等效交流负载电阻：等效交流负载电阻：QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im3434（3 3）计算）计算）计算）计算信号信号信号信号线性输出最大线性输出最大线性输出最大线性输出最大时，时，时，时，负载负载负载负载R RL L上的交流上的交流上的交流上的交流输出电压峰值输出电压峰值输出电压峰值输出电压峰值V Vmm、电流峰值、电流峰值、电流峰值、电流峰值I ILmLm和和和和负载功率负载功率负载功率负载功率P PL LQM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im（有效值）（有效值）（有效值）（有效值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）3535将将PL对对GL求偏微分，得最大功率输出条件为求偏微分，得最大功率输出条件为:（4）计算）计算负载最大功率输出负载最大功率输出时负载时负载RL上的输出上的输出电压电压VLmax、电流、电流ILmax和负载功率和负载功率PLmax电流由负载和偏电流由负载和偏置电阻均分置电阻均分3636大三角中大三角中（5）计算最大）计算最大功率输出时直功率输出时直流偏置电阻流偏置电阻Rb0和偏置电压和偏置电压Vb或 当已知电源电压Vb时，可计算出偏置电阻Rb。QM(VM)VQVb/RbIIQVQ+VmVQ-VmIQ-ImIQ+Im小三角中小三角中37372.探测电路的频率特性计算探测电路的频率特性计算高频短路高频短路列出电路的回路方程：列出电路的回路方程：基本电路基本电路微变等效电路微变等效电路SE3838分析：不同工作状态下的VL表示1）给定输入光照度在负载上取得最大功率输）给定输入光照度在负载上取得最大功率输出时出时（RL=Rb，gRb，gGb）40403）电流放大时，希望负载上取得最大电流输）电流放大时，希望负载上取得最大电流输出出（RLRb，gGb）4141比较比较为得到足够的为得到足够的信号功率和电信号功率和电压，压，RL和和Rb要要大，从而降低大，从而降低高频截止频率，高频截止频率，使通频带宽度使通频带宽度降低。降低。采用低输入阻抗采用低输入阻抗采用低输入阻抗采用低输入阻抗高增益的电流放高增益的电流放高增益的电流放高增益的电流放大器大器大器大器电流放大电流放大电流放大电流放大R RL LRRRb b功率放大功率放大功率放大功率放大R RL L=R=Rb b4242习 题1.1.用用用用2CU2CU接收激光信号，接收激光信号，接收激光信号，接收激光信号，2CU2CU的的的的S=0.5A/WS=0.5A/W，=25W=25W时，伏安特性曲线拐点电压时，伏安特性曲线拐点电压时，伏安特性曲线拐点电压时，伏安特性曲线拐点电压V VMM10V10V，结，结，结，结电容电容电容电容C C1 13pF3pF，电源电压，电源电压，电源电压，电源电压V Vb b60V60V，引线分布电容，引线分布电容，引线分布电容，引线分布电容C C0 07pF7pF，设激光的辐射通量，设激光的辐射通量，设激光的辐射通量，设激光的辐射通量=(20+5sin=(20+5sin t)Wt)W，求管，求管，求管，求管子在线性区，获得最大功率时的偏置电阻子在线性区，获得最大功率时的偏置电阻子在线性区，获得最大功率时的偏置电阻子在线性区，获得最大功率时的偏置电阻R Rb b和负载和负载和负载和负载电阻电阻电阻电阻R RL L，V VLmaxLmax，I ILmaxLmax和上限截止频率。和上限截止频率。和上限截止频率。和上限截止频率。43432.PMT阳极特性为：阳极特性为：时，时，IA=200A，拐点电压，拐点电压Vm60V，阳极电压，阳极电压VA90V，要求在线性区内的负载电阻获得，要求在线性区内的负载电阻获得最大的输出电压，求：最大的输出电压，求：a.直流负载直流负载Rb？b.如果入射的最大光通量由如果入射的最大光通量由410-5lm缓变为缓变为2.510-5lm时时（静态工作点的改变），（静态工作点的改变），求输求输出电压的变化量。出电压的变化量。44444.1.4 光生电势型探测器的偏置和设计光生电势型探测器的偏置和设计（光电池）（光电池）4545一一.光生电势型探测电路的静态计算光生电势型探测电路的静态计算 V流过探测器的总电流：流过探测器的总电流：I=IP-Id（未考虑表（未考虑表面漏电流）面漏电流）1.基本电路基本电路2.回路方程回路方程其中其中4646 由伏安曲线，对于给定的由伏安曲线，对于给定的0，只要选定，只要选定RL，工作点，工作点Q就就能由负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的能由负载线与光电池相应伏安曲线的交点决定。该点的IQ和和VQ即为即为RL上的输出值。上的输出值。相对相对0的光通量增量的光通量增量将形成对将形成对应的电流变化应的电流变化I和和V。3.确定直流负载线确定直流负载线4747 由图知：对确定的电阻由图知：对确定的电阻RL（以（以RLs为例）为例），当输入光通量较小时，负载上的输出电压和电流随光通量成当输入光通量较小时，负载上的输出电压和电流随光通量成正比例增加；正比例增加；当入射光通量较大时，输出电压和电流呈饱和状态（非线性）当入射光通量较大时，输出电压和电流呈饱和状态（非线性）。电阻越大越明显。电阻越大越明显。(1)(1)的影响的影响4.分析输入光通量分析输入光通量和负载电阻和负载电阻RL 对输出的影响对输出的影响4848 由图知：对应相同的由图知：对应相同的=12，当当RL RLS时，呈非线性（电压饱和），在检测电路中往往希望时，呈非线性（电压饱和），在检测电路中往往希望线性。线性。（2）RL的影响的影响4949VPIV/I/PRLoRLs（c）在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率在同一入射光通量下，负载电阻对光电池输出电压、电流、功率的影响曲线如图所示的影响曲线如图所示的影响曲线如图所示的影响曲线如图所示 5050（c）（a a）短路或线性电流放大（）短路或线性电流放大（）短路或线性电流放大（）短路或线性电流放大（R RL L=0=0）电流变换状态，负载输出光电流最大；电流变换状态，负载输出光电流最大；电流变换状态，负载输出光电流最大；电流变换状态，负载输出光电流最大；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；要求后续放大器输入阻抗尽可能小；与入射光通量有与入射光通量有与入射光通量有与入射光通量有良好的线性关系良好的线性关系良好的线性关系良好的线性关系；短路状态下器件噪声电流较低，信噪比短路状态下器件噪声电流较低，信噪比短路状态下器件噪声电流较低，信噪比短路状态下器件噪声电流较低，信噪比改善，最适用于弱光信号的检测。改善，最适用于弱光信号的检测。改善，最适用于弱光信号的检测。改善，最适用于弱光信号的检测。三种工作状态：三种工作状态：三种工作状态：三种工作状态：5151当当有则：则：（b b）空载电压输出（）空载电压输出（）空载电压输出（）空载电压输出（I=0I=0）利用上式，可在已知利用上式，可在已知、V Vococ时，时，计算另一计算另一下的下的 V Vococ 相减相减5252在第三区域可得到与输入光通在第三区域可得到与输入光通在第三区域可得到与输入光通在第三区域可得到与输入光通量近似成正比的信号电压。量近似成正比的信号电压。量近似成正比的信号电压。量近似成正比的信号电压。增大负载电阻有助于提高电压，增大负载电阻有助于提高电压，增大负载电阻有助于提高电压，增大负载电阻有助于提高电压，但却引起输出信号的非线性畸但却引起输出信号的非线性畸但却引起输出信号的非线性畸但却引起输出信号的非线性畸变。因此需确定负载电阻的临变。因此需确定负载电阻的临变。因此需确定负载电阻的临变。因此需确定负载电阻的临界值。界值。界值。界值。（C C）线性电压输出）线性电压输出）线性电压输出）线性电压输出5353图解法计算临界电阻图解法计算临界电阻图解法计算临界电阻图解法计算临界电阻R RLSLS 由给定的max，取 与伏安特性曲线交于与伏安特性曲线交于S S点，得到临界负载点，得到临界负载R RLSLS,即临界电阻即临界电阻R RLSLS上的上的V Vs s为为max对应的输出电压变化为：对应的输出电压变化为：IP5454综上所述，线性区工作分两种情况：综上所述，线性区工作分两种情况：综上所述，线性区工作分两种情况：综上所述，线性区工作分两种情况：电流放大：电流放大：电流放大：电流放大：要求要求要求要求R RL L与后级放大器的输入阻抗尽量小，与后级放大器的输入阻抗尽量小，与后级放大器的输入阻抗尽量小，与后级放大器的输入阻抗尽量小，使负载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。使负载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。使负载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。使负载线靠近电流轴以得到最大的电流输出。输出电流变为输出电流变为输出电流变为输出电流变为I ISCSC和和和和有良好的线性关系有良好的线性关系有良好的线性关系有良好的线性关系 电电压压放放大大：在在保保持持良良好好线线性性情情况况下下，有有最最大大的的电电压压输输出出，负负载载线线可可接接近近临临界界负负载载线线，则则输出电压为输出电压为:5555例例例例:光光光光 电电电电 池池池池 在在在在 光光光光 照照照照 度度度度 为为为为 100lx100lx时时时时，开开开开 路路路路 电电电电 压压压压 为为为为 V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCSC=80=80A A。求求求求在在在在由由由由50lx50lx增增增增加加加加到到到到200lx200lx时时时时，为为为为保保保保证证证证线线线线性性性性输输输输出出出出所所所所需需需需最佳负载电阻值和输出电压变化量。最佳负载电阻值和输出电压变化量。最佳负载电阻值和输出电压变化量。最佳负载电阻值和输出电压变化量。思考题5656例例:光光 电电 池池 在在 光光 照照 度度 为为 100lx100lx时时，开开 路路 电电 压压 为为 V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCSC=80=80A A。求求在在由由50lx50lx增增加加到到200lx200lx时时，为为保保证证线线性性输输出出所所需最佳负载电阻值和输出电压变化量。需最佳负载电阻值和输出电压变化量。解：（1）计算200lx下的开路电压（2）计算线性区域内光电池的电流响应度（3）计算无偏压时最佳电阻和输出电压变化量 5757补 充有反偏压的光电池电路有反偏压的光电池电路回路方程回路方程M5858反偏压输入电路中通过转折点反偏压输入电路中通过转折点M的的RL可以取得比可以取得比无反偏时的无反偏时的RL更大，更大，V的范围也更大的范围也更大，可见，可见，加反偏扩大了线性输出电压范围加反偏扩大了线性输出电压范围。5959 例例例例:光光光光电电电电池池池池在在在在光光光光照照照照度度度度为为为为100lx100lx时时时时，开开开开路路路路电电电电压压压压为为为为V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCSC=80=80A A。求求求求在在在在由由由由50lx50lx增增增增加加加加到到到到200lx200lx时时时时，为为为为保保保保证证证证线线线线性性性性输输输输出出出出所所所所需需需需最最最最佳佳佳佳负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻值值值值和和和和输输输输出出出出电电电电压压压压变变变变化化化化量量量量。若若若若加加加加有有有有反反反反偏偏偏偏压压压压VbVb0.3V0.3V，允许选用的负载电阻，允许选用的负载电阻，允许选用的负载电阻，允许选用的负载电阻R RL L？输出电压？输出电压？输出电压？输出电压 V=?V=?6060例例例例:光光光光 电电电电 池池池池 在在在在 光光光光 照照照照 度度度度 为为为为 100lx100lx时时时时，开开开开 路路路路 电电电电 压压压压 为为为为 V VOCOC=180mV,=180mV,I ISCSC=80=80A A。求求求求在在在在由由由由50lx50lx增增增增加加加加到到到到200lx200lx时时时时，为为为为保保保保证证证证线线线线性性性性输输输输出出出出所所所所需需需需最最最最佳佳佳佳负负负负载载载载电电电电阻阻阻阻值值值值和和和和输输输输出出出出电电电电压压压压变变变变化化化化量量量量。若若若若加加加加有有有有反反反反偏偏偏偏压压压压VbVb0.3V0.3V，允许选用的负载电阻，允许选用的负载电阻，允许选用的负载电阻，允许选用的负载电阻RLRL？输出电压？输出电压？输出电压？输出电压 V=?V=?6161二二.光电池交流检测电路光电池交流检测电路 输入光照度为：输入光照度为：直流通路直流通路（1 1）根据直流通路确定静态工作点）根据直流通路确定静态工作点）根据直流通路确定静态工作点）根据直流通路确定静态工作点VI回路方程回路方程6262静态工作点：通过原点作直流负载线，与静态工作点：通过原点作直流负载线，与E=E0交点交点Q，斜率，斜率 6363（2 2）根据交流通路确定动态负载线和工作区域）根据交流通路确定动态负载线和工作区域交流通路交流通路6464交流负载线：过Q点，斜率与最大输入光功率E0+Em 对应的曲线相交于M点。M点的电压VM应满足：Vm是与正弦输入光照度对应的输出电压峰值.6565（3 3）计算负载）计算负载）计算负载）计算负载R RL L上的输出电压上的输出电压上的输出电压上的输出电压V Vmm、电流、电流、电流、电流I IL L和负载功率和负载功率和负载功率和负载功率P PL L由图可知由图可知:输出负载输出负载R RL L上的功率值上的功率值P PL L为为:6666（4）计算最大功率输出时负载）计算最大功率输出时负载RL上的输出电压上的输出电压VLmax、电流、电流ILm和负载功率和负载功率PLmax将将PL对对GL求微分，可得最大功率输出条件：求微分，可得最大功率输出条件：得最大功率输出时得最大功率输出时得最大功率输出时得最大功率输出时 :（有效值）（有效值）（有效值）（有效值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）（峰值）6767在Q点处有：比较上两式得：或 且根据图中关系：（5）计算最大功率输出时直流偏置电阻）计算最大功率输出时直流偏置电阻Rb0