基于AD7715的可擴(kuò)展型高精度數(shù)字光功率計(jì)
A/D轉(zhuǎn)換器是決定數(shù)字光功率計(jì)精度的主要因素,根據(jù)設(shè)計(jì)精度(±2%)和測(cè)量范圍(1nW~lOmW)的需要,選用16位串行高精度低功耗的A/D轉(zhuǎn)換器AD7715。該芯片是一款高檔多功能16位AD轉(zhuǎn)換器:極佳的靜態(tài)性能、16位無(wú)誤碼、±0.0015%精度和低rms噪聲(550nV)。它只需要很少的外部元件就能構(gòu)成完整的信號(hào)采集電路,且理論上完成一次信號(hào)轉(zhuǎn)換的時(shí)間小于2ms。在實(shí)際電路應(yīng)用中,16位數(shù)字量輸出采取8位操作模式,即16位轉(zhuǎn)換數(shù)字量分兩次讀取,先讀取數(shù)據(jù)高8位,再讀取低8位。轉(zhuǎn)換開(kāi)始后,當(dāng)DRDY端由低電位變?yōu)楦唠娢粫r(shí)即完成一次轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)通過(guò)DOUT端傳入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制,單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)結(jié)束后DRDY端恢復(fù)高電平等待下次轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換電路圖如圖4。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/173744.htm
2.3 主控及顯示電路
主控顯示電路如圖5所示。系統(tǒng)采用STC89C516RD+單片機(jī)為主控制器,顯示單元以LCDl602A液晶顯示屏與單片機(jī)采用8位并行傳輸連接。LCDl602A的D0~~D7為8位雙向數(shù)據(jù)線,BLA背景燈電源供應(yīng)端,VL液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端,接正電源時(shí)對(duì)比度最弱,接地電源時(shí)對(duì)比度最高,對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”,電路通過(guò)一個(gè)電位器調(diào)整對(duì)比度。同時(shí)考慮到在工程實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候,為方便工程人員使用,加上了背景燈控制開(kāi)關(guān)。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件采用了C語(yǔ)言進(jìn)行編程,主要有AD轉(zhuǎn)換設(shè)置、量程自動(dòng)選擇設(shè)置、按鍵選擇、數(shù)據(jù)處理及顯示設(shè)置五部分組成,其程序流程圖如圖6所示。
4 硬件與軟件減小誤差方法
電路中的噪聲是影響光功率計(jì)誤差的主要因素。為了減小誤差,系統(tǒng)把InGaAs光電二極管工作在光伏模式,降低暗電流的影響;采用性能更好的濾波器和高精度電阻減小系統(tǒng)噪聲;采用電路板屏蔽層的減小電路噪聲;利用精度高的光檢測(cè)設(shè)備和萬(wàn)用表提高測(cè)試精度和修正誤差。
由于光電二極管的光電響應(yīng)曲線實(shí)際并不是嚴(yán)格的線性關(guān)系,這樣在程序的編寫上如果把光電二極管的響應(yīng)度設(shè)置成一個(gè)常量,就會(huì)產(chǎn)生誤差。在本設(shè)計(jì)的軟件編程中,采用了“函數(shù)補(bǔ)償法”,用來(lái)提高光功率計(jì)的測(cè)試精度?!昂瘮?shù)補(bǔ)償法”就是利用高精度的光功率計(jì)和萬(wàn)用表,首先測(cè)試將要使用的光電二極管的光電響應(yīng)曲線,然后根據(jù)實(shí)際測(cè)試的情況把響應(yīng)度劃分為數(shù)段,用一個(gè)線性常量來(lái)描述總體響應(yīng)趨勢(shì)。通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算,用一個(gè)非線性函數(shù)補(bǔ)償光電二極管的非線性響應(yīng),使光檢測(cè)數(shù)據(jù)更加逼近實(shí)際的光電二極管的光電響應(yīng)曲線。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)實(shí)際教學(xué)和工程使用表明:該光功率計(jì)具有擴(kuò)展性好、精度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn),非常適合學(xué)生對(duì)光測(cè)試設(shè)備電路的掌握,滿足高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的要求;同時(shí)本光功率計(jì)的設(shè)計(jì)方法和思路同樣適用于便攜式設(shè)備的設(shè)計(jì)原則,具有很高的理論參考意義和實(shí)際使用價(jià)值。
評(píng)論