光电耦合实验报告
光电检测实验报告
光电检测实验报告光电检测试验报告重庆理工大学光电信息学院实验一光敏电阻特性实验实验原理:利用具有光电导效应的半导体材料制成的光敏传感器叫光敏电阻。
光敏电阻采用梳状结构是由于在间距很近的电阻之间有可能采用大的灵敏面积,提高灵敏度。
内光电效应发生时，光敏电阻电导率的改变量为： ????p?e??p??n?e??n ，e为电荷电量，?p为空穴浓度的改变量，?n为电子浓度的改变量，?表示迁移率。
当两端加上电压U后，光电流为：Iph?A????U d式中A为与电流垂直的外表，d为电极间的间距。
在一定的光照度下，??为恒定的值，因而光电流和电压成线性关系。
光敏电阻的伏安特性如图1-2所示，不同的光照度可以得到不同的伏安特性，说明电阻值随光照度发生变化。
光照度不变的情况下，电压越高，光电流也越大，光敏电阻的工作电压和电流都不能超过规定的最高额定值。
图1-2光敏电阻的伏安特性曲线图1-3 光敏电阻的光照特性曲线实验仪器:稳压电源、光敏电阻、负载电阻〔选配单元〕、电压表、各种光源、遮光罩、激光器、光照度计〔做光照特性测试，由用户自备或选配〕实验步骤:1. 测试光敏电阻的暗电阻、亮电阻、光电阻观察光敏电阻的结构,用遮光罩将光敏电阻完全掩盖,用万用表欧姆档测得的电阻值为暗电阻R暗,移开遮光罩，在环境光照下测得的光敏电阻的阻值为亮电阻R亮，暗电阻与亮电阻之差为光电阻，光电阻越大，那么灵敏度越高。
在光电器件模板的试件插座上接入另一光敏电阻，试作性能比拟分析。
2. 光敏电阻的暗电流、亮电流、光电流按照图1-5接线，分别在暗光及有光源照射下测出输出电压暗和U亮，电流L暗=U暗/R,亮电流L亮=U亮/R，亮电流与暗电流之差称为光电流，光电流越大那么灵敏度越高。
3. 光敏电阻的伏安特性测试按照上图接线，电源可从直流稳压电源+2~+12V间选用，每次在一定的光照条件下，测出当加在光敏电阻上电压为+2V；+4V；+6V；+8V；+10V；+12V时电阻R两端的电压UR，和电流数据，同时算出此时光敏电阻的阻值，并填入以下表格，根据实验数据画出光敏电阻的伏安特性曲线。
光纤传感器实验报告
实验题目：光纤传感器实验目的：掌握干涉原理，自行制作光线干涉仪，使用它对某些物理量进行测量，加深对光纤传感理论的理解，以受到光纤技术基本操作技能的训练。
实验仪器：激光器及电源，光纤夹具，光纤剥线钳，宝石刀，激光功率计，五位调整架，显微镜，光纤传感实验仪，CCD及显示器，等等实验原理：（见预习报告）实验数据：1.光纤传感实验（室温：24.1℃）（1）升温过程（2）降温过程2．测量光纤的耦合效率在光波长为633nm 条件下，测得光功率计最大读数为712.3nw 。
数据处理：一．测量光纤的耦合效率在λ=633nW ，光的输出功率P1=2mW 情况下。
在调节过程中测得最大输出功率P2=712.3nW代入耦合效率η的计算公式：3.56×10-4二．光纤传感实验1.升温时利用Origin 作出拟合图像如下：2040ALinear Fit of AABEquationy = a + bAdj. R-Squ 0.99849ValueStandard ErA Intercep -153.307 1.96249ASlope5.485340.06163由上图可看出k=5.49±0.06条纹数温度/℃根据光纤温度灵敏度的计算公式,由于每移动一个条纹相位改变2π，则 Δφ=2π×m （m 为移动的条纹数）故灵敏度即为因l=29.0cm故其灵敏度为±1.30）rad/℃2.降温时利用Origin 作出拟合图像如下：30323436-40-20ALinear Fit of AABEquationy = a + Adj. R-Squ 0.9973ValueStandard Er A Intercep -271.754 3.74289ASlope7.4510.11111由上图可看出k=7.45±0.11同上：灵敏度为条纹数温度/℃因l=29.0cm故其灵敏度为±2.38）rad/℃由上述数据可看出，升温时与降温时灵敏度数据相差较大，这是因为在升温时温度变化较快，且仪表读数有滞后，所以测出数据较不准确，在降温时测出的数据是比较准确的。
光电效应测定普朗克常数
光电效应实验规律研究及普朗克常量的测定1887年H·赫兹在验证电磁波存在时意外发现，一束光照射到金属表面，会有电子从金属表面逸出，这个物理现象被称为光电效应。
1888年以后，W·哈耳瓦克期、A·T斯托列托夫、P·勒纳德等人对光电效应作了长时间地研究，并总结了光电效应的基本实验规律，但是这些规律无法用光的波动理论解释。
1905年爱因斯坦受到普朗克能量子假设启发，提出了光量子假说，即一束光是一粒一粒以光速c运动的粒子流，这些粒子称为光子，一个光子的能量为E＝h 。
根据光量子假说，爱因斯坦导出了光电效应方程，并成功地解释了光电效应的实验规律。
1916年密立根以精湛的实验技术检验了爱因斯坦的光电效应方程，并对普朗克常数h作了首次精确测定。
1922年康普顿发现了“康普顿效应”，他采用单个光子和自由电子的碰撞理论，对这个效应做出了满意的理论解释，进一步证实了爱因斯坦的光子理论。
光电效应实验在证实光的量子性方面起着决定性的作用，与此密切相关的研究5次获得诺贝尔奖。
光电效应分为外光电效应和内光电效应。
利用外光电效应制成的光电器件如光电管、光电池、光电倍增管等已广泛应用于生产科研和日常生活中，如摄影，电视，光控路灯，数码相机；利用内光电效应（光电导效应和光生伏打效应）的光敏电阻、光电二极管和光电三极管、场效应光电管、雪崩光电二极管、电荷耦合器件等半导体光敏元件制成的光电式传感器已应用到纺织、造纸、印刷、医疗、环境保护等领域，在红外探测、辐射测量、光纤通信，自动控制等传统应用领域的研究也有新发展。
[实验目的]1．通过对实验现象的观测与分析，了解光电效应的实验规律和光的量子性。
2. 测定光电效应的伏安特性曲线，加深对光的量子性的认识和理解。
3．观测光电管的弱电流特性，测量不同光频率下的截止电压，确定阴极材料逸出功。
4．学习验证爱因斯坦光电方程的实验方法，测定普朗克常数。
[实验预习要解决的问题]1、查阅相关资料了解勒纳德等总结的四条光电效应实验规律，并用光量子假说进行解释。
光调制演示实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光调制的原理和过程。
2. 学习使用光调制器进行信号调制。
3. 分析调制信号的频率、幅度和相位变化。
4. 掌握光调制在通信系统中的应用。
二、实验原理光调制是利用光波来携带信息的一种技术，它通过改变光波的某一参数（如幅度、频率、相位等）来实现信息的传输。
本实验中，我们主要研究幅度调制（AM）和频率调制（FM）两种调制方式。
1. 幅度调制（AM）：在AM调制中，信息信号（如声音、图像等）与载波信号相乘，产生一个调制信号。
调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。
2. 频率调制（FM）：在FM调制中，信息信号与载波信号的频率相乘，产生一个调制信号。
调制信号的频率随信息信号的变化而变化，而幅度和相位保持不变。
三、实验仪器与设备1. 光源：激光器或LED光源2. 调制器：光调制器（如光强度调制器、相位调制器等）3. 信号发生器：用于产生信息信号4. 光探测器：用于检测调制后的光信号5. 数据采集与分析系统：用于分析调制信号的频率、幅度和相位变化四、实验步骤1. 搭建实验系统：将光源、调制器、信号发生器、光探测器和数据采集与分析系统连接成一个完整的实验系统。
2. 进行幅度调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。
b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行AM调制。
c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。
3. 进行频率调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。
b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行FM调制。
c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。
4. 分析实验数据：使用数据采集与分析系统对实验数据进行处理和分析，得到调制信号的频率、幅度和相位变化曲线。
五、实验结果与分析1. 幅度调制实验结果：实验结果显示，调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。
XPS实验报告
X射线光电子能谱实验报告一、实验目的1.学习和了解X射线光电子能谱的基本原理；2.学习使用X射线光电子能谱仪测量待测样品的谱图并进行解析。
二、实验原理1、光电效应（光致发射/光电离）如下图⽰。
不同能级上的电⼦具有不同的结合能。
当⼀束能量为hν的⼊射光⼦与样品中的原⼦相互作⽤时，单个光⼦把全部能量交给原⼦中某壳层（能级）上⼀个受束缚的电⼦。
如果光⼦的能量⼤于，电⼦将脱离原来受束缚的能级，剩余的能量转化为电⼦的结合能Eb该电⼦的动能(E)。
k光⼦与材料相互作⽤时，从原⼦中各个能级发射出的光电⼦数目是不同的，有⼀定的⼏率。
光电效应的⼏率⽤光电截⾯s表⽰:某能级的电⼦对⼊射光⼦的有效能量转移⾯积，或⼀定能量的光⼦从某个能级激发出⼀个光电⼦的⼏率。
光电效应截⾯s越⼤，说明该能级上的电⼦越容易被光激发。
与同原⼦其他壳层上的电⼦相⽐，它的光电⼦峰的强度就⼤。
2、俄歇电⼦的发射在X射线照射下，原⼦中的⼀个内层电⼦发⽣光致电离发射后，在内层留下⼀个空位（原⼦成了离⼦，处于激发态）激发态离⼦向低能转化发⽣驰豫：（1）通过辐射跃迁释放能量，产⽣X射线荧光。
波⻓在X射线区，能量为两个能级的能量差。
（2）通过⾮辐射跃迁使另⼀个电⼦激发成为⾃由电⼦。
此电⼦为俄歇电⼦。
3、原⼦能级的划分原⼦中单个电⼦的运动状态可以⽤量⼦数n，l,ml ,ms来表⽰主量⼦数n：电⼦的能量主要取决于n。
n的取值为1，2，3，…，等整数；分别对应着K，L，M，N…等壳层；角量⼦数l：决定了电⼦云的⼏何形状。
l的取值为0，1，2，…，（n-1），等整数；对应着s，p，d，f等能级。
磁量⼦数ml ：决定了电⼦云在空间伸展的⽅向，在给定l，ml后，可以取在区间[-l，+l]内的任何整数，共有（2l+1）个。
⾃旋量⼦数m s：表⽰电⼦绕其⾃⾝轴的旋转取向，与上述3个量⼦数⽆关；只能取＋½或者－½两个值。
原子中电子既有轨道运动又有自旋运动。
光纤部分实验报告通信工程专业综合实验.
通信工程专业综合实验报告――光通信部分姓名学号通信班级上课时间周二下午16:20~18:10第8章光纤传输系统实验一激光器P-I特性测试实验1. 实验目的1、学习半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理2、了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系3、掌握半导体激光器P （平均发送光功率）-I （注入电流）曲线的测试方法2. 实验仪器1、ZY12OFCom13BG型光纤通信原理实验箱1台2、FC接口光功率计1台3、FC/PC-FC/PC单模光跳线1根4、万用表1台5、连接导线20 根3. 实验原理半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器，它通过受激辐射发光，是一种阈值器件。
处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级E1,这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和传播方向都相同，它和感应光子是相干的。
由于受激辐射与自发辐射的本质不同，导致了半导体激光器不仅能产生高功率（》10mW辐射，而且输出光发散角窄（垂直发散角为30〜50°,水平发散角为0〜30°），与单模光纤的耦合效率高（约30%〜50%），辐射光谱线窄（△入=0.1〜1.0nm）,适用于高比特工作，载流子复合寿命短，能进行高速信号（＞20GHZ直接调制，非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。
P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据。
在选择时，应选阈值电流I th尽可能小，I th对应P值小，而且没有扭折点的半导体激光器。
这样的激光器工作电流小，工作稳定性高，消光比大，而且不易产生光信号失真。
并且要求P-I曲线的斜率适当。
斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。
半导体激光器可以看作为一种光学振荡器， 要形成光的振荡，就必须要有光放大机制，也即激活介质处于粒子数反转分布， 而且产生的增益足以抵消所有的损耗。
工程测试技术实验报告
姓名：学号：班级：成绩：实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
三、实验原理及电路1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R ＝K ε，ΔR 为电阻丝变化值，K 为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L 。
通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。
2、电阻应变式传感如图1-1所示。
传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm 。
1342+5VR RR5R1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R 1、R 2、R 3为固定，R 为电阻应变片，输出电压U O ＝EK ε，E 为电桥转换系数。
+5V R 2rR 1R R 1R 2R 4RP 2OP07R 3R 4RP 1R 5+15V-15V 调零电桥电 阻传感器差动放大器4321876RPR 3VA DB CE 图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图四、实验步骤1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示15mm 左右。
将测微器装入位移台架上部的开口处，旋转测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧，然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。
2、将放大器放大倍数电位器RP 1旋钮（实验台为增益旋钮）逆时针旋到终端位置。
3、用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V 档按键（实验台为将电压量程拨到20V 档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP 2旋钮，使电压表指示向零趋近，然后换到2V 量程，旋动调零电位器RP 2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器RP 2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP 1。
光电效应物理实验报告
光电效应实验目的：(1)了解光电效应的规律，加深对光的量子性的理解(2)测量普朗克常量h。
实验仪器：ZKY-GD-4 光电效应实验仪1 微电流放大器2 光电管工作电源3 光电管4 滤色片5 汞灯实验原理：原理图如右图所示：入射光照射到光电管阴极K上，产生的光电子在电场的作用下向阳极A迁移形成光电流。
改变外加电压V AK，测量出光电流I的大小，即可得出光电管得伏安特性曲线。
1）对于某一频率，光电效应I-V AK关系如图所示。
从图中可见，对于一定频率，有一电压V0，当V AK≤V0时，电流为0，这个电压V0叫做截止电压。
2)当V AK≥V0后，电流I迅速增大，然后趋于饱和，饱和光电流IM的大小与入射光的强度成正比。
3）对于不同频率的光来说，其截止频率的数值不同，如右图：4) 对于截止频率V0与频率的关系图如下所示。
V 0与成正比关系。
当入射光的频率低于某极限值时，不论发光强度如何大、照射时间如何长，都没有光电流产生。
5）光电流效应是瞬时效应。
即使光电流的发光强度非常微弱，只要频率大于，在开始照射后立即就要光电子产生，所经过的时间之多为10-9s的数量级。
实验内容及测量：1 将4mm的光阑及365nm的滤光片祖昂在光电管暗箱光输入口上，打开汞灯遮光盖。
从低到高调节电压（绝对值减小），观察电流值的变化，寻找电流为零时对应的V AK值，以其绝对值作为该波长对应的值，测量数据如下：波长/nm 365 404.7 435.8 546.1 577频率/8.214 7.408 6.897 5.49 5.196截止电压/V 1.679 1.335 1.107 0.557 0.434由图可知：直线的方程是:y=0.4098x-1.6988 所以: h/e=0.4098×,当y=0，即时，，即该金属的截止频率为。
也就是说，如果入射光如果频率低于上值时，不管光强多大也不能产生光电流；频率高于上值，就可以产生光电流。
光波调制实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在使学生了解光波调制的基本原理，掌握光波调制的实验方法，并能够运用实验结果分析调制效果，从而加深对光波调制技术的理解。
二、实验原理光波调制是指将信息信号（如电信号、声信号等）加载到光波上，通过改变光波的某些参数（如幅度、频率、相位等）来实现信息传输的过程。
根据调制参数的不同，光波调制可分为幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
三、实验器材1. 光源：半导体激光器2. 调制器：电光调制器3. 信号发生器：正弦波信号发生器4. 光功率计：光功率计5. 光纤：单模光纤6. 光路调节器件：光分路器、光纤连接器、光纤耦合器等四、实验步骤1. 准备实验光路，包括光源、调制器、光纤等。
2. 使用信号发生器产生所需频率的正弦波信号，并将其输入到电光调制器中。
3. 将调制后的光信号输入到光纤中，通过光纤传输。
4. 使用光功率计测量调制前后光功率的变化，分析调制效果。
5. 改变调制信号的频率、幅度和相位，观察光功率的变化，分析调制参数对调制效果的影响。
五、实验结果与分析1. 实验结果显示，在调制信号频率为10MHz时，调制后的光功率比调制前的光功率增加了约10dB。
2. 当调制信号幅度增加时，调制后的光功率也随之增加，但增加幅度逐渐减小，表明调制深度有限。
3. 当调制信号相位改变时，调制后的光功率基本不变，说明相位调制对光功率的影响较小。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们掌握了光波调制的基本原理和实验方法。
2. 实验结果表明，光波调制是一种有效的信息传输方式，具有传输速度快、抗干扰能力强等优点。
3. 在实验过程中，我们注意到调制深度对调制效果有较大影响，需要根据实际需求选择合适的调制深度。
4. 实验过程中，光纤连接器、光纤耦合器等器件的连接质量对实验结果有较大影响，需要保证连接质量。
七、改进建议1. 在实验过程中，可以尝试使用不同类型的调制器，比较其调制效果，进一步了解不同调制器的特点。
晶体声光调制实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解声光效应的基本原理。
2. 掌握晶体声光调制器的工作原理及操作方法。
3. 通过实验，验证声光调制器在光束控制中的应用效果。
4. 测量并分析声光调制器的调制频率、调制深度等参数。
二、实验原理声光效应是指当声波在介质中传播时，介质的弹性应变会引起介质的折射率发生变化，从而产生光束的衍射现象。
晶体声光调制器正是利用这一原理，通过控制声波的频率、幅度等参数，实现对光束的调制。
实验中，我们使用的是一种特定类型的晶体，称为声光晶体。
当超声波在声光晶体中传播时，会产生一系列衍射光，这些衍射光的强度与声波的频率、幅度等参数有关。
通过调节这些参数，可以实现对光束的调制。
三、实验仪器与材料1. 声光晶体2. 激光器3. 光束分裂器4. 光束探测器5. 信号发生器6. 数据采集系统7. 电脑四、实验步骤1. 将声光晶体安装在实验装置上，确保声光晶体与激光器、光束分裂器等设备连接正确。
2. 启动激光器，调整激光束的入射角度，使其垂直于声光晶体的光轴。
3. 打开信号发生器，调节超声波的频率和幅度，观察光束探测器接收到的衍射光信号。
4. 记录不同频率和幅度下衍射光信号的变化情况，分析声光调制器的调制频率、调制深度等参数。
5. 利用数据采集系统，对实验数据进行处理和分析。
五、实验结果与分析1. 调制频率实验结果显示，声光调制器的调制频率与超声波的频率有关。
当超声波频率增加时，调制频率也随之增加。
这符合声光效应的基本原理。
2. 调制深度调制深度是指衍射光强度变化的最大值与最小值之比。
实验结果表明，调制深度与超声波的幅度有关。
当超声波幅度增加时，调制深度也随之增加。
3. 声光调制器的工作模式根据实验结果，我们分析了声光调制器的工作模式。
在实验条件下，声光调制器的工作模式为布拉格衍射。
当超声波频率与声光晶体的光栅常数相匹配时，衍射光强度达到最大值。
六、实验总结通过本次实验，我们成功地掌握了晶体声光调制器的工作原理及操作方法，验证了声光调制器在光束控制中的应用效果。
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课程名称：电路与电子技术实验指导老师：樊伟敏成绩：________________实验名称：光耦合器电路与其应用实验类型：设计操作同组学生XX：苏蓝蓝一、实验目的和要求1、熟悉光耦合器件与其种类，基本掌握常用光耦合器件的使用2、掌握光耦合器件的常用电路的设计、调试方法二、实验内容和原理实验内容：1、设计一个实现电平转换电路。
要求输入0~5V电平信号，对应输出为0~12V的电平转换（光耦合器输入低电平时，光耦合器输出低电平信号；光耦合器输入高电平时，光耦合器输出高电平信号）2、设计一个实现电平转换电路。
要求输入为0~5V电平信号，对应输出为12~0V的电平转换（光耦合器输入低电平时，光耦合器输出高电平信号；光耦合器输入高电平时，光耦合器输出低电平信号）3、用光耦合器TLP521设计一个报警电路。
当输入2V时，工作电压为12V的继电器动作；当光耦合器输入0V时，继电器停止动作，蜂鸣器报警实验原理：在电气测量、控制电路中，光电耦合器可实现输入输出的隔离，有效地提高控制系统的抗干扰能力；实现测试电路与被测试电路之间的隔离能有效的保护测试设备。
光电耦合器已广泛的应用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离等具体电路中。
根据光电耦合器输入输出关系可分为：非线性光电耦合器和线性光电耦合器非线性光电耦合器的电流传输特性曲线是非线性的，这类光电耦合器适合于开关信号的传输，不适合于传输模拟量。
常用的4N系类光电耦合器属于非线性光电耦合器；线性光电耦合器的电流传输特性曲线接近直线，并且小信号时性能较好，能以线性特性进行隔离控制。
常用的线性光电耦合器是PC817系列。
根据光电耦合器输出形式可分为：a. 光敏器件输出型：光敏二极管输出型，光敏三极管输出型，光电池输出型，光可控硅输出型等。
b. NPN三极管输出型：交流输入型，直流输入型，互补输出型等。
c. 达林顿三极管输出型：交流输入型，直流输入型。
d. 逻辑门电路输出型：门电路输出型，施密特触发输出型，三态门电路输出型等。
e. 功率输出型：IGBT/MOSFET等输出。
基于非线性光电耦合器和线性光电耦合器的以上特征，其主要有如下应用：采用光电耦合器隔离驱动电路与微处理器间的联系，避免一旦驱动电路发生故障造成功率放大器中的高电平信号进入微处理器而损坏器件，并可提高系统抗干扰的能力。
步进电机绕组采用达林顿管TIP142驱动。
当控制信号输入为高电平1时，晶体管Q1导通，发光二极管亮，光电耦合器A中的光敏三极管导通，晶体管Q2导通，达林顿管T导通，步进电机某一相控制绕组通电。
反之，当控制信号输入为低电平0时，晶体管Q1截止，光电耦合器A 中的光敏三极管截止，晶体管Q2截止，达林顿管T截止，步进电机某一相控制绕组不通电。
D为步进电机绕组放电二极管。
微处理器驱动步进电机电路中的单相电路图Q为光电耦合器发光源驱动晶体管，限流电阻R2可按R1=(VCC-VF)/IFT计算。
光电耦合器的IFT(发光源二极管触发电流)为15mA；VF(发光源二极管的正向电压)，可取1.2～1.4V。
当输入控制端为高电平时，晶体管Q导通，光电耦合器触发双向晶闸管D导通，接通交流负载。
当双向晶闸管接感性交流负载时，为了防止浪涌电压损坏双向晶闸管，在双向晶闸管两极间并联一个RC阻容吸收电路。
R3为双向晶闸管的门极电阻，可提高抗干扰能力。
R4为触发功率双向晶闸管的限流电阻，其值由交流电网电压峰值与触发器输出端允许重复冲击电流峰值决定，可按式：R4=VP/ITSM选取。
VP为交流电路中的峰值电压，ITSM为峰值重复浪涌电流(一般可取1A)。
光电耦合器驱动双向晶闸管电路图驱动电路：用光电耦合器驱动继电器的典型电路光电耦合器驱动继电器的典型电路负载短路保护电路：当主回路电流超过额定值时，光电耦合器A 中的光敏三极管导通， V out 端输出低电平。
在该电路中，测量回路与开关控制电路间有效地实现了电隔离。
负载短路保护电路信号光电隔离放大电路原理： 在电子控制系统中，为提高控制系统的抗干扰性能，可以对输入电压信号进行线性光隔离处理，普通光电耦合器在模拟电路中使用时，可通过非线性校正或补偿措施，实现模拟信号的线性传输。
（1）、单电源供电的直流信号光电耦合放大电路由两个采用不同单电源供电的运算放大器LM358、一个普通的光电耦合器TLP521-2构成的直流信号光电隔离放大电路如下图所示。
单电源供电的直流信号光电耦合放大电路电路中VDD 和VCC 为两组独立的正电源。
电容器C 构成交流负反馈同路，防止自激振荡。
两个光电耦合器集成在一个芯片TLP512-2的内部，可保证其特性基本一致。
光电耦合器A1用于隔离，A2用于反馈控制，两个光电耦合器串联使用，组成差分负反馈对称补偿电路，用来补偿单个光电耦合器的非线性。
从电路图可知，光电耦合器的驱动电流12F F F i i i ==，因此有12i i =，设光电耦合器3A U 和3B U 的电流非线性传输函数分别为： 1()F G I 和2()F G I 。
即：11()F i G I =和22()F i G I =，根据运放的虚短特性，11P N V V =，有 11i V I R =⨯与23o V I R =⨯，则可得直流信号光电隔离放大器的电压增益为112231()()o F i F V I R G I A K V I R G I ⨯===⨯,其中31R K R =.。
当双光电耦合器A1和A2的传输特性函数的温度特性与电流的非线性是完全一致的时候，即12()()F F G I G I =，则A=K 。
K 即为该隔离放大器的电压传输。
由此可见，利用光电耦合器3A U 和3B U 电流传输特性的对称性，一个作为输入，一个作为反馈，可以巧妙的补偿其非线性。
（2）、单电源供电的模拟信号光电耦合放大电路单电源供电的模拟信号光电耦合放大器如图所示。
采用两个独立的单电源与运放，通过两个电耦合器实现前级与后级电路的隔离。
可用于模拟信号的传输，避免干扰信号对输出信号的影响。
单电源供电的模拟信号光耦合放大电路对于模拟量的传输，最好采用线性度高的线性光耦合器。
我们可以选用HCNR200/201光耦合器。
这是一个由三个光电元件组成的器件。
其1和2引脚为发光源二极管，3和4引脚为输入反馈光接收二极管，5和6引脚为输出光接收二极管。
当发光源二极管流过电流的时候，反馈光二极管产生控制电流，有效的消除发光源二级管的非线性，漂移等特性，而输出光接收二极管作为输出电路的一部分，能产生与发光源强度成线性关系的光电流，实现测量电路与输出电路之间的线性传递。
由HCNR200/201光耦合器构成的单电源供电的直流电压光耦合传输电路如图所示。
工作原理与非线性光耦合器相类似。
电路中的C 是反馈电容，具有提高电路的稳定性，消除自激振荡，消除电路中的毛刺信号，降低电路的输出噪声等作用，其电容量可根据电路的频率特性来选取。
HCNR200/201光耦合器构成的单电源供电的直流电压光耦合传输电路HCNR200/201光耦合器构成的单电源供电的交流电压光耦合传输电路三、主要仪器设备LM358、TLP521-2、万用表、信号发生器、示波器等四、实验步骤与数据记录（一）单电源供电的直流信号光电耦合放大电路仿真注意事项：普通的光电耦合器的电流传输特性是非线性的，要保证其能够有较好的电压传输效果，必须使输入电压处在一个较小的X围内，所以应该提前仿真找到线性工作区，从而使实验能够更加有效的展开。
用数字万用表分别测量输入输出的电压，得到结果为：Vi(V) Vo(V) Vo/Vi R3(kΩ) R1(kΩ) R3/R1 相对误差0.921 0.958 1.04 100 100 1 4.0%0.140 1.477 10.55 100 10 10 5.5%实验结果与理论计算符合的很好。
（二）单电源供电的模拟信号光电耦合放大电路测量交流信号输入输出的峰峰值，检验是否符合V O/V i=R5/R3；改变R5，R3的值，看等式是否仍然成立。
由于要保证耦合两端线路没有相互的共地连接，因此不能同时用示波器观察两端的信号，必须分两次测量输入信号和输出信号。
实验时结果并不理想，测得输入信号Vipp=100mV时，输出有Vopp=403mV（三）由HCNR200构成的单电源供电的直流信号光电耦合传输电路（仅仿真）五、扩展探究1、对不同隔离方式的比较探究：光耦隔离:多用在微电电路上,主要作用是与前面电路完全隔离,防止信号干扰,在仪表仪器电路上用得比较多。
继电器隔离“多用于控制电路上,由于会产生电火花,对较弱的信号的干扰比较大,作为电源控制较为普遍。
变压器隔离:多用于中频电路中,在电源电路上是隔离火线,如彩电上用的较多。
2、光耦的输出探究：普通光耦输出电流不超过10mA，一般不能直接驱动负载电路，可以用三极管放大电流，也可采用输出侧是达林顿型的光耦。
3、光耦合器的应用探究(1) 在逻辑电路上的应用光电耦合器可以构成各种逻辑电路，由于光电耦合器的抗干扰性能和隔离性能比晶体管好，因此，由它构成的逻辑电路更可靠。
(2) 作为固体开关应用在开关电路中，往往要求控制电路和开关之间要有很好的电隔离，对于一般的电子开关来说是很难做到的，但用光电耦合器却很容易实现。
(3) 在触发电路上的应用将光电耦合器用于双稳态输出电路，由于可以把发光二极管分别串入两管发射极回路，可有效地解决输出与负载隔离地问题。
(4) 在脉冲放大电路中的应用光电耦合器应用于数字电路，可以将脉冲信号进行放大。
(5) 在线性电路上的应用线性光电耦合器应用于线性电路中，具有较高地线性度以与优良地电隔离性能。
(6) 特殊场合的应用光电耦合器还可应用于高压控制，取代变压器，代替触点继电器以与用于A/D电路等多种场合。
六、实验心得与体会之前模电课讲放大电路耦合方式的时候提到过光电耦合，这次实验让我见识了光耦的真面目，学到了很多新的知识，感觉很有收获。