0 引言
单片机应用于传感器控制技术使得工业生产更加现代化，而在通信过程中，对传感器的控制则尤为重要。对通信质量的检测和判断需要对数据更好的处理，数字光功率计是一种由单片机控制的、可测量光信号强弱的便携式仪器，是科学实验、光纤通信工程中一种不可缺少的便携式测量仪器。光功率计因能检测出光纤信号源的功率，而被广泛运用于实际光纤检测实践和科学实验中，同时，光功率计还可以判断光纤信号传输过程中的损耗与衰减。本文根据 InGaAs-PIN 高响应度的光电响应特性。经过 STC 89C 516RD+ 芯片处理，同时结合 LCD1602 显示技术，设计出一种新型数字光功率计。
1 系统工作原理
数字光功率计的基本工作原理如图 1 所示，它首先把传输过来的光信号投射在 InGaAs-PIN 光探测器的光敏面上以将其转变为电流，再经过 I ／ V 变换电路和放大电路得到电压信号。然后把这个信号送到低通滤波器进行滤波及响应度补偿放大，以得到与功率值相对应的直流电压，之后再将该电压经 A ／ D 转换，以得到表示功率大小的数字量，最后通过 CPU 进行数据处理和判断后，将数据送入 LCD 显示器进行功率显示或指示。
2 光电转换
InGaAs-PIN 是一种低噪声、高响应度的光电检测器，具有较高的测量灵敏度。当 InGaA8-PIN 管接收光输入后，由于价带中电子吸收了光子而跃迁到导带，因而可产生一个电子 - 空穴对。该电子 - 空穴对若在耗尽区产生，那么，在自建电场 (PI 管一般采用零偏压 ) 的作用下，电子将向 N 区漂移，空穴向 P 区漂移，从而产生与输入光功率成正比的电流信号。 InGaAs-PIN 的光响应度可达 0.8 ，波长范围为 1.3 ～ 1.6 μ m 。事实上，基于暗电流、上升时间、带宽、偏置电压等综合考虑， InGaAs-PIN 无疑是一种很好的选择。因为在实际设计中，往往都需要测试光电二极管的响应度，只有测量并进行数据处理，才能得到每个光电二极管响的应度参数，从而减小数据误差。
3 放大电路的设计
系统中的前置放大器应是低噪声放大器，它的噪声对光功率计的精度影响很大。前放的噪声取决于放大器的类型，目前有三种类型的前放可供选择。主放大器一般是多级放大器，其作用是提供足够的增益，一般都通过它实现自动增益控制 (AGC) 。图 2 是利用 CD4051 来作为一个单刀八掷开关对放大电路进行放大设置的电路图。该系统通过软件控制使小信号得到较大地放大，而使大信号得到较小的放大，从而满足模数转换器的输入电压要求。主放大器和 AGC 可决定光功率计的测试范围。从而通过对电压的处理来实现功率的测量。电流经过运放以后可转变成电压，其信号关系为： V=RI 。最后通过 ADC0809 转换成数字信号送入单片机进行处理。
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