實驗名稱音頻信號光纖傳輸技術(shù)實驗

實驗名稱音頻信號光纖傳輸技術(shù)實驗第1頁/共28頁實驗名稱：音頻信號光纖傳輸技術(shù)實驗實驗地點：物理南樓317指導(dǎo)老師：陳凱旋實驗學生：薛睿第2頁/共28頁實驗?zāi)繕耍毫私庖纛l信號光纖傳輸試驗儀的結(jié)構(gòu)和工作原理熟悉半導(dǎo)體電光/光電轉(zhuǎn)換器件的基本性能及其主要特性的測試方法學習分析音頻信號集成運放電路的基本方法整體上感受實驗設(shè)備的性能，研究實驗內(nèi)容，嘗試編排一個適合文科學生的選修實驗科目第3頁/共28頁實驗儀器：YOF-B型音頻信號光纖傳輸技術(shù)實驗儀DF1027B低頻函數(shù)信號發(fā)生器雙蹤示波器數(shù)字萬用表小型便攜式收錄機外接小音箱信號線﹑導(dǎo)線若干第4頁/共28頁實驗原理：Part1系統(tǒng)組成Part2LED驅(qū)動及調(diào)制電路：Part3光電二極管的伏安特性及其測定方法Part4SPD特性第5頁/共28頁系統(tǒng)組成第6頁/共28頁LED驅(qū)動及調(diào)制電路第7頁/共28頁光電二極管的伏安特性及其測定方法第8頁/共28頁光電SPD的特性光電二極管即使在無偏壓工作狀況下也會有反向電流通過。

入照光功率一定時：反向偏壓情況下，在很大范圍內(nèi)光電流與偏壓和負載電阻幾乎無關(guān)，故在可視為恒流源。在無偏壓工作狀態(tài)下，光電二極管的光電流隨負載電阻變化比較大。

SPD短路電流和入照光功率的關(guān)系稱為光電二極管的光電特性，在I—P

坐標系中體現(xiàn)為斜率：把r定義為光電二極管的響應(yīng)度，它是表征光電二極管光電轉(zhuǎn)換效率的一個重要參數(shù)。本實驗是用硅光電二極管，響應(yīng)度R的典型值在0.25~0.5第9頁/共28頁實驗主要內(nèi)容：LED—傳輸光纖組件電光特性的測定測定光電二極管的反向伏安特性曲線光信號發(fā)送器調(diào)制放大電路幅頻特性的測定LED偏置電流與無截止畸變最大調(diào)制幅度關(guān)系的測定光信號的接收實驗第10頁/共28頁1.LED—傳輸光纖組件電光特性的測定

第11頁/共28頁第12頁/共28頁2．測定光電二極管的反向伏安特性曲線

第13頁/共28頁Uo/mV：U反偏/V01234567I0時-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02-0.02I1時37.437.537.537.537.637.637.637.6I2時70.270.670.871.171.371.571.771.8I3時110.2110.6110.8111.0111.1111.2111.3111.3I4時141.9142.2142.6143.0143.0143.3143.5143.7I5時176.6177.3177.8178.2178.5178.8179.1179.4Po/uW013.926.940.453.867.3Id/mA01220303950第14頁/共28頁U反偏/V01234567I0時0.000.000.000.000.000.000.000.00I1時3.683.693.693.693.703.703.703.70I2時6.926.966.987.007.027.047.067.07I3時10.8610.9010.9210.9410.9510.9610.9710.97I4時13.9814.0114.0514.0914.0914.1214.1414.16I5時17.4017.4717.5217.5617.5917.6217.6517.67第15頁/共28頁各種情況下的反向伏安曲線幾乎為直線第16頁/共28頁根據(jù)測量數(shù)據(jù)描出SPD光電特性曲線，即偏置電壓為0的情況下，Io隨Po變化的曲線Po/uW013.926.940.453.867.3Io/uA0.003.686.9210.8613.9817.40第17頁/共28頁第18頁/共28頁3．光信號發(fā)送器調(diào)制放大電路幅頻特性的測定第19頁/共28頁F/HzUo/mVA1044422.21248024145002516520261853626.82054427.22254827.42555427.73056828.44057628.86059029.58059229.69059629.810059629.81506003020060030F/HzUo/mVA2506003030060430.240060430.250060430.270060430.280060430.2100060530.25110060530.25120060230.1140060030150060030200059229.6300058429.2400057228.6500055527.75F/HzUo/mVA600054427.2700052426.2800051225.6900048824.41000046823.41100044822.412000440221300042421.21400041220.615000400201600038819.41800036818.41900035217.62000033816.92500031415.7第20頁/共28頁第21頁/共28頁4.LED偏置電流與無截止畸變最大調(diào)制幅度關(guān)系的測定在調(diào)制幅度小于LED的偏置電流并在LED的電光特性線性范圍的時候，不僅沒有截止削波失真發(fā)生，而且流過LED的平均電流也等于原來設(shè)定的偏置電流，故發(fā)送器前面板毫安表保持不變。當調(diào)制幅度過大時，就會超過LED電光特性線性段或出現(xiàn)截止削波失真，使LED的平均驅(qū)動電流不等于原來設(shè)定的偏置電流。在這種情況下，毫安表指示要隨調(diào)制幅度增加而變化。因此，可以根據(jù)毫安表有無變化判斷在信號傳輸過程中調(diào)制信號幅度是否過大，也可以判斷是否有截止削波失真。用低頻函數(shù)信號發(fā)生器作信號源（頻率為1KHz的正弦波），SPD接到接收器前面板上對應(yīng)插孔，并把雙蹤示波器的CH2接到接收器I—U變換電路的輸出端，然后在LED偏置電流為5mA﹑15mA﹑25mA的各種情況下，調(diào)節(jié)W1，測量無截止畸變的最大調(diào)制幅度。偏置電流Id測量無截止畸變的最大調(diào)制幅度UmId5mA15mA25mAUm6mV10mV20mV第22頁/共28頁5．音頻信號的傳輸實驗第23頁/共28頁把發(fā)送器的調(diào)制端接入便攜式收錄機的音頻信號，連接功率放大電路，并接上小音箱，實驗整個音頻信號光纖傳輸系統(tǒng)的音響效果。實驗時，適當調(diào)節(jié)發(fā)送器的LED偏置電流﹑調(diào)制輸入信號幅度，考察傳輸系統(tǒng)的聽覺效果并用示波器監(jiān)測發(fā)送器的調(diào)制輸入信號和接收器輸出端信號（即功放電路的輸入端）的波形變化。

第24頁/共28頁對于發(fā)送器：W1對音量可以起調(diào)節(jié)作用W2過小的時候，音質(zhì)嚴重失真，毫安表隨聲音信號變化有大幅抖動。對于接收器：W1和W2的變化聲音音質(zhì)關(guān)系不明顯。歸結(jié)為電路特性及電子元件的參數(shù)特征。W2可以起到音量調(diào)節(jié)的作用。第25頁/共28頁1.設(shè)計光功率計

設(shè)計與改造

由于實驗得到了SPD光電特性，即Po－Io的關(guān)系因此可以把Po和Uo的關(guān)系聯(lián)系起來。由于Po－Io在大部分范圍內(nèi)線性程度比較好，因此可以用標準功率計標定Rf使Uo顯示的數(shù)值和標準功率計相等，這樣就可以當做一個不是十分精確的功率計。當然這當中會有非線性的影響，但是在大部分數(shù)據(jù)區(qū)域是可行的這個Rf的標定值經(jīng)測量為3.83KΩ，誤差可以控制在±0.2第26頁/共