Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM

Fyzikální praktiku 3

Zpracoval: Radek Žemlička  Naměřeno: 22. dubna 2009
Obor: F Ročník: II Semestr: IV  Testováno:

Úloha č. 8:

Optoelektronické prvky, optoelektronické vazební členy. Přenos signálu vysokofrekvenčním vedením

1. Teorie

Optoelektronický vazební člen (OVČ) je zařízení které se používá pro přenos signálu mezi dvěma galvanicky oddělenými obvody. Skládá se z vysílače infračerveného záření, přijímače záření a prostředí vzájemné vazby, které přenášejí záření od vysílače k přijímači. Vysílačem záření bývá obvykle luminiscenční dioda, jako přijímač záření slouží nejčastěji fotodioda, nebo fototranzistor. Viz schema v obrazku 1. Parametry OVČ jsou určeny vlastnostmi luminiscenční diody, fototranzistoru resp. fotodiody a přenosového prostředí. Důležitým parametrem je převodní charakteristika, která udává závislost výstupního proudu I_{C} na proudu vstupní diodou I_{F}. S poměrně dobrou přesností ji můžeme aproximovat vztahem 1:

I_{C} = I_{C_{0}} · (\frac{I_{F}}{I_{F_{0}}} )^{n}  (1)

kde I_{F_{0}} je klidový proud luminiscenční diodou, I_{C_{0}} je klidový proud fototranzistoru, I_{C} je proud tekoucí fototranzistorem při proudu I_{F} luminiscenční diodou, n je činitel nelinearity vazby. Činitel n určíme nejlépe z grafu závislosti logI_{C} = fce(logI_{F}) . Směrnice tečny udává velikost exponentu n.

Obrázek 1: Schema optoelektrického vazebného členu

2. Měření

2.1. Úkol 1

Byl zapojen obvod podle schéma v obrázku 2. Dále byla měřena charakteristika I_{F} = fce(U_{F}) luminiscenční diody. Naměřené hodnoty shrnuje tabulka 2. Tyto hodnoty byly vyneseny do grafu v obrazku 3. Z grafu bylo určeno prahové napětí U_{P} = 1.1V.

Obrázek 2: Obvod pro měření V - A charakteristiky luminiscenční diody OVČ.

\begin{matrix}U_{F} [V] & I_{F} [mA] \\ 1,202 & 14,82 \\ 1,197 & 13,90 \\ 1,192 & 12,79 \\ 1,182 & 11,09 \\ 1,179 & 10,57 \\ 1,171 & 9,17 \\ 1,168 & 8,63 \\ 1,162 & 7,85 \\ 1,155 & 6,78 \\ 1,143 & 5,43 \\ 1,132 & 4,33 \\ 1,119 & 3,22 \\ 1,112 & 2,73 \\ 1,081 & 1,38 \\ 1,031 & 0,45 \\ 0,939 & 0,07 \end{matrix}

Tabulka 1: měření V - A charakteristiky luminiscenční diody Obrázek 3: Závislost U_{0} na (U_{2} − U_{1})

3

3. Úkol 2

I_{F} = 6, 11mA  I_{F} = 10, 48mA  I_{F} = 14, 92mA
U_{C_{e}}[V] I_{C}[mA] U_{C_{e}}[V] I_{C}[mA] U_{C_{e}}[V] I_{C}[mA]
0,11  1,41  0,09  1,53  0,09  1,72
0,15  2,78  0,11  2,31  0,10  2,32
0,15  3,16  0,14  3,86  0,12  3,17
0,18  4,23  0,14  4,26  0,14  4,64
0,23  5,70  0,17  5,78  0,15  5,13
0,26  6,65  0,18  6,44  0,18  6,75
0,30  7,19  0,22  7,82  0,20  7,80
0,43  8,22  0,25  8,69  0,22  8,73
0,62  9,38  0,29  9,36  0,26  9,79
0,76  10,19  0,35  10,05  0,33  1,88
1,08  11,75  0,45  11,01  0,39  11,58
1,30  12,72  0,59  12,03  0,54  12,82
1,46  13,41  0,78  13,22  0,63  13,52
1,68  14,33  0,94  14,14  0,74  14,20
1,87  15,11  1,13  15,15  0,93  15,36
2,27  16,63  1,33  16,12  1,09  16,24
2,52  17,56  1,58  17,31  1,29  17,24
2,82  18,59  1,79  18,21  1,53  18,41
3,18  19,70  2,03  19,26  1,71  19,25

Tabulka 2: měření V - A charakteristiky luminiscenční diody