光电产品电路设计(肖春华) 肖春华 9787122240613 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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肖春华 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122240613

商品编码：29689074561

包装：平装

出版时间：2015-08-01

基本信息

书名：光电产品电路设计(肖春华)

定价：26.00元

作者：肖春华

出版社：化学工业出版社

出版日期：2015-08-01

ISBN：9787122240613

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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本书共分三篇，篇介绍光的辐射本质及其单位、热辐射光源和气体放电光源以及激光相关特性；第二篇讲述常用光电原件、半导体激光器、常用光敏元件以及常用无源光器件。第三篇主要围绕光电产品应用控制系统领域进行任务设计，使用目前主流的单片机作为控制系统的核心，以C51编程技术进行软件开发，围绕射频通信技术、485总线通信技术、GSM通信技术、PWM进行LED灯具调光技术、液晶显示技术等通讯领域常用技术进行系统开发，内容来源于实际产品的设计制作，无论是器件的选型，还是电路的设计以及程序的编写都反映了工程上的实际需求，融入了现代企业的新技术、新工艺、新的管理模式。
　　本书适合于高职高专院校光、电类相关专业的实践教学，也可作为课程设计、毕业设计和单片机接口技术课程的辅导教材。

目录

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篇 光源技术基础
任务一 学习光的辐射
任务目标
任务描述
知识链接
一、光的辐射本质
二、光度量及单位
三、热辐射光源和气体辐射光源
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务二 了解激光光源
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、激光的特性
二、激光的产生
三、激光器的种类
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

第二篇 常用光电器件
任务一 认识常用光电元件
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、可见光发光二极管
二、光电二极管
三、光电三极管
四、光电池
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务二 认识半导体激光器
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、半导体激光器概述
二、半导体激光器的工作原理
三、半导体激光器的特性
四、半导体激光器的应用
五、半导体激光器损坏原因和预防措施
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务三 认识常用光敏元件
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、光敏电阻
二、光敏电阻典型应用电路
三、光敏电阻的检测方法
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务四 认识常用无源光器件
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、光纤连接器
二、光衰减器
三、光隔离器
四、光耦合器
五、光开关
六、光波分复用器
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

第三篇 光电产品应用设计
任务一 使用C51编程控制LED发光二极管
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、C51程序设计技术
二、C51的数据类型
三、C51的运算符与表达式
四、C51流程控制语句
五、C51的数组
六、指针
七、C51的函数
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务二 设计学生寝室用电管理系统
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、单片机应用系统开发概述
二、RF905射频技术
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务三 设计光伏发电太阳能路灯系统
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、模块化编程技术
二、太阳能电池板简介
三、太阳能蓄电池简介
四、太阳能路灯系统简介
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

任务四 设计室内LED节能控制系统
任务目标
任务描述
一、任务内容
二、实施条件
三、安全提示
知识链接
一、GPRS通信技术
二、485总线通信技术
任务实施
任务检查与评价
【思考与练习】

参考文献

作者介绍

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肖春华，武汉软件工程职业学院，讲师，主修专业为电力电子与电力传动，2007年至2008年工作于武汉华中数控股份有限公司，从事电子技术开发工作，2009年调入到武汉软件工程职业学院通信技术教研室工作，主讲《单片机技术》、《电子技术》、《单片机C语言程序设计》、《EDA技术》等课程。

文摘

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序言

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《光电产品电路设计（最新版）》 内容概要： 本书是一本系统介绍光电产品电路设计理论与实践的专业书籍，内容涵盖了光电探测、光信号的产生、调制、解调、放大、处理以及最终的显示与控制等核心环节。本书旨在为读者提供全面、深入的光电电路设计知识体系，并结合丰富的实际案例，帮助读者掌握光电产品从概念设计到最终实现的全过程。 第一部分：光电基础理论与器件 本部分将从光电效应的基本原理出发，系统阐述光电现象的物理基础，包括光与物质相互作用的各种机制。 光电效应回顾： 深入解析光电导效应、光伏效应、光电倍增效应以及光致发光等基本原理，为后续电路设计奠定理论基础。 核心光电器件详解： 详细介绍各类光电传感器的工作原理、技术参数、选型依据及典型应用。 光敏电阻（LDR）： 阐述其材料特性、阻值与光照强度关系、响应速度、光谱响应等，并分析其在光控开关、照度计等领域的应用电路。 光电二极管（Photodiode）： 重点讲解PIN型、雪崩型光电二极管的结构、工作模式（光电导模式、光电容模式），分析其响应时间、量子效率、噪声等关键参数，并介绍其在光通信、条码扫描、医疗诊断等场景下的典型电路设计。 光电三极管（Phototransistor）： 阐述其光电放大原理，分析其灵敏度、开关速度、饱和电压等特性，并展示其在红外遥控、光电耦合器等集成电路中的应用。 CCD（Charge-Coupled Device）与CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）图像传感器： 深入解析其成像原理、像素结构、信号读出方式，对比两者的优劣势，并探讨其在数字相机、监控系统、机器视觉等领域的电路接口与信号处理设计。 激光二极管（LD）与发光二极管（LED）： 介绍其发光机理、光谱特性、光功率、调制特性，并探讨其在照明、显示、通信、测距等领域的驱动电路与控制设计。 光电倍增管（PMT）： 详细讲解其工作原理，分析其高灵敏度、低噪声的优势，并介绍其在科学研究、辐射探测等高端应用中的电路设计。 红外传感器（IR Sensor）： 涵盖热释红外传感器、光敏红外传感器等，分析其工作原理、检测距离、环境适应性，并讲解其在人体感应、安防报警、非接触测温等系统中的电路设计。 光学元件与接口： 简要介绍透镜、滤光片、光纤等光学元件在光电系统中的作用，以及如何将其与光电器件进行有效集成，实现光信号的有效采集与传输。 第二部分：光信号的产生与调制 本部分将聚焦于如何有效地产生和调制光信号，以满足不同应用场景的需求。 光源选择与驱动： LED驱动电路： 详细讲解恒流驱动、恒压驱动、PWM（脉冲宽度调制）调光电路的设计，重点分析驱动电流的稳定性、散热设计、效率优化等问题，并提供多种LED驱动IC的应用实例。 LD驱动电路： 探讨LD的驱动特性，介绍恒流驱动、自动功率控制（APC）电路的设计，分析其瞬态响应、过载保护等关键要素，并展示其在光通信、激光雷达等系统中的应用。 光信号调制技术： 模拟调制： 讲解幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）在光信号中的应用，分析其调制原理、电路实现方式，以及在模拟光通信中的作用。 数字调制： 深入阐述开关键控（OOK）、移频键控（FSK）、相移键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等数字调制技术，分析其在光通信系统中的编码、译码、载波恢复等电路设计。 脉冲调制： 介绍脉冲幅度调制（PAM）、脉冲宽度调制（PWM）、脉冲位置调制（PPM）等技术，分析其在数据传输、信号控制中的应用。 光信号的开关与控制： 介绍光电耦合器（Optocoupler）的工作原理、隔离特性，及其在隔离驱动、信号传输、安全保护等方面的应用电路设计。 第三部分：光信号的放大与处理 本部分将重点介绍如何有效地放大和处理微弱或复杂的光信号。 低噪声放大电路设计： 跨阻放大器（TIA）： 详细讲解TIA电路的原理，分析其带宽、噪声、增益等关键参数，并重点介绍如何选择合适的运算放大器（Op-amp）和反馈电阻，以实现高灵敏度和低噪声的光电探测。 跨压放大器（Voltage Amplifier）： 介绍多级电压放大器的设计，包括增益计算、频率响应补偿、稳定性的考虑。 运算放大器（Op-amp）选型与应用： 详细介绍不同类型Op-amp的特性（如双极型、CMOS型、JFET型），以及在光电放大电路中的选型原则，包括输入失调电压、偏置电流、压摆率、带宽等。 噪声分析与抑制： 深入分析光电探测系统中的各种噪声源（如散粒噪声、热噪声、闪烁噪声等），并介绍有效的噪声抑制技术，如滤波、屏蔽、差分放大等。 信号滤波与整形： 模拟滤波器： 介绍低通、高通、带通、带阻等滤波器在去除噪声、提取有用信号中的作用，并讲解有源滤波器和无源滤波器的设计方法。 数字信号处理（DSP）基础： 简要介绍数字滤波、FFT（快速傅里叶变换）等基本概念，以及在数字光电系统中信号处理的实现。 波形整形电路： 介绍如何使用比较器、施密特触发器等电路对模拟信号进行整形，转换为数字信号或脉冲信号。 光信号的解调与检测： 同步解调： 讲解在光通信中，如何通过与载波同步的本地振荡器实现对调幅、调相信号的解调。 异步解调： 介绍在某些特定应用中，无需严格载波同步的解调技术。 阈值检测与比较： 介绍使用比较器实现对光信号幅度的阈值检测，用于判断光信号的有无或强度等级。 光电积分与数模转换： 介绍如何通过积分电路实现对光信号的累加，以及模数转换器（ADC）在光电信号数字化中的应用。 第四部分：光电产品的系统设计与实例分析 本部分将理论与实践相结合，通过典型的光电产品设计案例，展示光电电路设计的完整流程。 光电耦合器在隔离电路中的应用： 详细分析光电耦合器如何实现输入端与输出端的电气隔离，并举例说明其在电源模块、工业控制、电机驱动等领域的设计。 光电传感器在自动化控制中的应用： 光电开关与位移检测： 设计基于光电二极管/三极管的光电开关，用于检测物体存在或位置，并分析其灵敏度、响应速度、防护等级等。 接近传感器与测距： 介绍基于红外或激光的接近传感器和测距模块的设计，分析其工作原理、量程、精度等。 红外遥控系统设计： 发射端设计： 讲解如何设计红外LED驱动电路，以及对红外信号进行编码和调制。 接收端设计： 介绍红外接收二极管、放大电路、解调电路以及解码电路的设计，并分析其抗干扰能力。 光纤通信系统基础设计： 光源与驱动： 探讨LED/LD在光纤通信中的选择与驱动电路设计。 光纤接收与放大： 介绍光电二极管/APD在光纤接收端的设计，以及低噪声放大电路的实现。 信号再生与判决： 简要介绍如何在接收端对衰减和失真的光信号进行再生和判决。 图像采集与处理系统的基本设计： CCD/CMOS传感器接口与驱动： 讲解如何为图像传感器设计合适的接口电路和时序控制。 图像信号放大与滤波： 分析图像信号的特性，设计放大与滤波电路以改善图像质量。 模数转换与初步处理： 介绍ADC在图像数字化中的作用，以及初步的图像处理技术（如亮度、对比度调整）。 光电产品的EMI/EMC设计考虑： 讨论在光电产品设计中，如何减少电磁干扰（EMI）的产生，并提高产品的电磁兼容性（EMC）。 第五部分：进阶主题与发展趋势 本部分将探讨光电电路设计领域的进阶内容以及未来的发展方向。 高性能光电探测器设计： 雪崩光电二极管（APD）应用： 深入分析APD的内部增益机制，以及其在高速、高灵敏度光电探测中的电路设计。 单光子雪崩二极管（SPAD）应用： 介绍SPAD的单光子探测能力，及其在量子通信、高精度测距等领域的应用。 光电集成电路（PIC）与片上系统（SoC）： 探讨将光电器件与电子电路集成在同一芯片上的技术，以及其在缩小体积、提高性能方面的优势。 新型光电材料与器件： 简要介绍有机光电器件、量子点等新兴材料在光电产品中的应用前景。 智能化光电产品设计： 探讨将人工智能、机器学习等技术应用于光电产品的设计与优化，实现更智能的感知、决策与控制。 本书特色： 体系完整： 从基础理论到高级应用，涵盖光电产品电路设计的各个方面。 理论与实践相结合： 深入浅出的理论讲解，辅以大量实际应用案例和电路图，帮助读者理解和掌握。 器件选型与参数分析： 详细介绍各类光电器件的特性参数，以及在实际设计中的选型技巧。 电路设计流程指导： 引导读者按照规范的设计流程进行电路开发。 紧跟技术前沿： 关注最新的光电器件和技术发展，为读者提供前瞻性指导。 适用读者： 高等院校电子信息工程、光电信息科学与工程、通信工程等专业本科生、研究生。 从事光电产品研发、设计、测试的工程师。 对光电技术感兴趣的业余爱好者。 通过学习本书，读者将能够系统掌握光电产品电路设计的核心知识和实用技能，为开发高性能、高可靠性的光电产品奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的结构安排感到非常惊喜，它巧妙地平衡了理论深度与工程实践之间的关系。初读时，我担心内容会过于偏向学术化，但很快发现，每当讲解完一个核心理论模块后，作者总能立刻接上一个详尽的案例分析，通常会涉及某种具体的消费电子产品或工业传感器的设计流程。例如，在讨论LED驱动电路时，它不仅讲解了恒流源的设计，还对比了PWM调光和线性调光在效率和电磁兼容性（EMC）上的差异，并给出了具体的元器件选型考量。这种“讲原理—给应用—谈取舍”的叙事模式，极大地提高了知识的转化效率，让人感觉学的每一个公式、每一个参数都不是孤立的，而是紧密服务于最终产品的性能指标。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值不仅仅在于它教授了“如何设计”，更重要的是它教会了“如何思考”。在我阅读到关于光电传感器标定和校准的那几章时，感受尤其深刻。作者没有直接给出标准流程，而是先阐述了不同环境因素（如温度漂移、光源老化）对光敏元件特性的系统性影响模型，然后引导读者去推导出最适合特定应用场景的补偿算法。这种启发式的教学方法，极大地激发了读者的主动探索欲望。它不是简单地提供一个现成的答案，而是提供了一套强大的思维工具箱，让我能以更严谨、更具前瞻性的眼光去面对未来遇到的任何复杂的光电系统集成挑战。这本书，无疑是我工具箱里最值得信赖的参考书之一。

评分☆☆☆☆☆

说实话，市面上很多号称是“设计指南”的书籍，往往是把别人的技术文档拼凑起来，读起来干巴巴的，缺乏灵魂。但这本《光电产品电路设计》给我的感受是，字里行间流淌着作者对光电技术领域的热爱与执着。它的语言风格不是那种冷冰冰的工程手册腔调，而是带有一种循循善诱的教育家口吻。尤其是在探讨电源管理和热设计的部分，作者非常强调系统级的思考，提醒读者不能只顾着光电部分性能优化而忽略了对整个系统稳定性的影响。这种宏观的视角，对于我们这些习惯于埋头于局部电路细节的工程师来说，是一个非常及时的警醒，让我重新审视了设计流程中的优先级排序问题。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深电子工程师，我不得不说，这本书的理论深度和广度都超出了我的预期。它不仅仅停留在对现有技术的罗列和描述上，而是深入挖掘了光电器件背后的物理机制，例如PN结的载流子复合效率如何影响光电转换的实际性能，这些细节的剖析非常到位。作者在讲解模拟前端设计时，对噪声抑制和信号完整性的处理方法，特别是针对高频光信号的低噪声放大电路拓扑选择，提供了好几种成熟的对比分析，这对于解决实际项目中的瓶颈问题极具指导意义。更难能可贵的是，书中穿插了不少作者自己多年实践中总结出的“避坑指南”，那些看似细微却能决定产品生死的设计陷阱，都被用非常接地气的方式点明了，这对于避免走弯路，加速产品成熟，是无价的经验财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计简直是教科书级别的典范。封面采用了一种沉稳的深蓝色调，搭配着清晰、有力的白色字体，显得既专业又不失现代感。纸张的质感非常出色，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是用料讲究，内页的印刷更是无可挑剔，墨色浓淡适中，字里行间透露着一种严谨的学术气息。而且，作者在章节布局上看得出是经过深思熟虑的，逻辑层次分明，从基础的光电原理讲起，逐步深入到复杂的系统集成，每一步的过渡都处理得非常自然流畅，让人在阅读过程中几乎感觉不到任何生硬的转折。尤其是那些关键公式和电路图的绘制，线条干净利落，标注清晰详尽，即便是初学者也能很快抓住重点。整体而言，这本书的物理呈现质量，已经为接下来的学习体验定下了一个非常高的基调，光是翻阅它，就能感受到一种扑面而来的专业和匠心。